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• Sebastian Fuentealba

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l a n o i s o Profe

ma a r g o r P

c i n c é T

Fenómenos ondulatorios

Nº

A continuación, se presentan los siguientes ejercicios, de los cuales sugerimos responder el máximo posible y luego, junto a tu profesor(a), revisar detalladamente las preguntas más representativas, correspondientes a cada grado de dificultad estimada. Solicita a tu profesor(a) que resuelva aquellos ejercicios que te hayan resultado más complejos.

Ejercicios PSU 1. En un día de verano y con mucho sol es recomendable usar ropa clara, debido a que produce que MC la persona experimente una temperatura corporal más confortable. Esto se explica ya que, en la ropa clara, la mayoría de la luz A) B) C) D) E)

se dispersa. se refleja. se absorbe. se refracta. se difracta.

GUICTC033TC32-A17V1

2. Elizabeth observa cómo un grupo de ondas, al propagarse en el agua, son capaces de “rodear” MC obstáculos que impiden su propagación. El fenómeno ondulatorio observado por Elizabeth se denomina A) B) C) D) E)

interferencia. transmisión. difracción. reflexión. refracción.

Cpech

1

FÍSICA 3. El fenómeno ondulatorio que produce que la caja de un instrumento como una guitarra acústica MC vibre con las ondas sonoras producidas al pulsar una cuerda, aumentando la intensidad de su sonido, se llama A) B) C) D) E)

interferencia. absorción. efecto Doppler. eco. resonancia.

4. Realizando un trabajo de investigación, un alumno genera un rayo de luz monocromática MC (compuesto por ondas de una sola frecuencia) y dispone todo lo necesario para hacer que el rayo experimente cada uno de los 5 fenómenos ondulatorios que ha estudiado. Luego de realizadas las experiencias, el alumno comprueba que el rayo de luz solo logró experimentar 4 de los fenómenos que él esperaba se produjeran. De las siguientes opciones, ¿cuál podría contener los 5 fenómenos ondulatorios que el estudiante intentó que el rayo de luz experimentara? A) B) C) D) E)

Reflexión difusa, reflexión especular, refracción, transmisión e interferencia. Refracción, reflexión interna total, difracción, interferencia constructiva e interferencia destructiva. Interferencia constructiva, reflexión especular, difracción, absorción y transmisión. Reflexión difusa, absorción, difracción, dispersión y reflexión interna total. Transmisión, interferencia destructiva, refracción rasante, difracción y reflexión.

5. La siguiente imagen muestra lo que se puede observar cuando una nadadora se encuentra parcialmente MTP sumergida en una piscina.

Figura N°1: archivo Cpech



Esta ilusión óptica puede ser explicada, principalmente, porque la luz experimenta el fenómeno de A) B) C)

difracción. dispersión. reflexión.

D) E)

refracción. interferencia.

6. En las salas de cine tanto las paredes como el cielo son cubiertos con materiales blandos, como MC cortinas y alfombras, para evitar el efecto denominado reverberación y mejorar la acústica del lugar. ¿Qué fenómeno característico de las ondas se intenta evitar? A) B) C) 2 2

Cpech

Reflexión. Refracción. Difracción.

D) E)

Efecto Doppler. Absorción.

GUÍA 7. Los rayos de la figura representan dos ondas incidiendo sobre una superficie lisa. MC

P

R

60º

30º Figura N°2: archivo Cpech



Respecto de esta situación, es correcto afirmar que I) el ángulo de reflexión de R es menor que el de P. II) el ángulo de reflexión de R es 30º. III) el ángulo de reflexión de P es 30º. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) Solo I y III

8. La figura muestra la posición en un cierto instante de tres pulsos, 1, 2 y 3, que viajan por un MTP mismo medio y sobre la misma línea de dirección. v1

A1

v3 A2 A3

v2



Figura N°3: archivo Cpech

Siendo A1, A2 y A3 sus respectivas amplitudes, y v1, v2 , v3 sus velocidades, la máxima amplitud que resultará al interferirse los pulsos 1 y 3 es A) A1– A2+ A3 B) A1+ A2– A3 C) A1– A2– A3 D) A1– A3 E) A1+ A3

Cpech

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FÍSICA 9. Un cuerpo se ve rojo porque MC A) refleja todos los colores menos el rojo. B) absorbe todos los colores menos el rojo. C) refracta solo el rojo. D) refracta todos los colores menos el rojo. E) refleja el color rojo y otros similares, como el naranjo y el amarillo.. 10. Un niño se sitúa entre dos parlantes que emiten música (bajo condiciones bien específicas), MC tal como lo muestra la figura.

Figura N°6: archivo Cpech



Encontrándose entre los parlantes, el niño se da cuenta de que existe una zona en particular en la cual se produce “silencio”. Este efecto se debe al fenómeno de A) B) C) D) E)

4 4

Cpech

difracción del sonido. reflexión del sonido. resonancia. interferencia del sonido. reverberación.

GUÍA Enunciado para las preguntas 11, 12, 13 y 14.

La figura muestra una fuente generadora de ondas y dos cuerdas, A y B, de distinta densidad y unidas entre sí en el punto P, por las que se desplaza un tren de ondas. En la cuerda A la rapidez de propagación de la onda es 1,5 m y la longitud de onda es 30 [cm]. s A Fuente generadora de ondas

B P

vA

vB

Figura N°5: archivo Cpech

11. Considerando los datos del enunciado y sabiendo que la relación entre la frecuencia f, la longitud MC λ y la rapidez de propagación v de una onda es v = f • λ, la frecuencia con la que oscila un punto cualquiera de la cuerda A es A) B) C)

1,5 [Hz] 2,5 [Hz] 3,0 [Hz]

D) E)

4,0 [Hz] 5,0 [Hz]

12. ¿Cuánto tarda la fuente generadora de ondas en generar una oscilación completa en la cuerda A? MC A) 0,1 [s] D) 0,4 [s] B) 0,2 [s] E) 0,5 [s] C) 0,3 [s] 13. Si la longitud de onda en la cuerda B es 10 [cm], la rapidez de propagación de la onda en esta MC cuerda es m A) 2,0 s

m D) 0,5 s

m B) 1,5 s

E)

0,1 m s

m C) 1,0 s 14. Si la fuente generadora de ondas aumenta su frecuencia, es correcto afirmar que MC I) la frecuencia en la cuerda B aumenta. II) la velocidad de propagación en la cuerda A aumenta. III) la longitud de onda en la cuerda B disminuye. A) B) C)

Solo I Solo II Solo III

D) E)

Solo I y III I, II y III

Cpech

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FÍSICA 15. La siguiente imagen muestra una onda mecánica transmitiéndose desde un medio 1 hacia un MTP medio 2, más denso que el primero. Según esta imagen, es correcto afirmar que Medio 1

Medio 2

Figura N°6: archivo Cpech

I) II) III)

la velocidad de propagación de la onda es menor en el medio más denso. la onda experimenta refracción. en el medio 2 la onda aumenta su frecuencia pero disminuye su longitud de onda.

A) B) C) D) E)

Solo I Solo II Solo III Solo II y III I, II y III

16. Dentro de las condiciones necesarias para que el fenómeno de reflexión interna total ocurra MC está(n) que I) II) III)

el ángulo de incidencia sea igual al ángulo límite. el haz de luz viaje hacia un medio de menor índice de refracción. el haz de luz viaje hacia un medio de mayor densidad.

A) B) C) D) E)

Solo I Solo II Solo III Solo I y III I, II y III

17. Un pulso de sonar es emitido verticalmente desde un submarino, en dirección al fondo del MC mar. Si el eco se recibe después de 2 [s], ¿a qué distancia está el submarino del fondo? (Considere que la rapidez del sonido en el agua es 1.450 m s ). A) B) C) D) E)

6

6

Cpech

340 [m] 680 [m] 725 [m] 1.450 [m] 2.900 [m]

GUÍA 18. Una ley científica se puede entender como una proposición que describe una relación constante MC entre dos o más variables o propiedades de la naturaleza, que se puede expresar de manera verbal o a través de ecuaciones matemáticas, se apoya en la evidencia empírica y es universalmente aceptada.

Considerando lo anterior, ¿cuál de las siguientes alternativas corresponde a una ley científica? A) B) C) D)



E)

“El diamante posee mayor índice de refracción que el agua” “La reverberación es la prolongación del sonido debido a sucesivas reflexiones, después de extinguida la fuente sonora” “El índice de refracción es un número adimensional que indica la resistencia que presenta el medio a ser recorrido por la luz” “En el fenómeno de la reflexión el ángulo de incidencia siempre es igual al ángulo de reflexión” “La resonancia es un fenómeno ondulatorio”

19. Si una onda se transmite desde un medio R a otro medio diferente Q, siempre es correcto MTP afirmar que A) B) C) D) E)

cambia su dirección de propagación. su periodo de oscilación permanece constante. su longitud de onda permanece constante. cambia su frecuencia. su rapidez de propagación permanece constante.

20. Dos pulsos, P y A, se propagan con una rapidez de 40 cm s por una cuerda inextensible y de masa MC despreciable, tal como lo indica la figura. A

P

Figura N°7: archivo Cpech



Si la amplitud de cada pulso es 5 [cm], ¿cuál será la máxima amplitud del pulso resultante cuando P y A se interfieran? A) B) C) D) E)

40 [cm] 10 [cm] 8 [cm] 4 [cm] 0 [cm]

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FÍSICA 21. Un rayo de luz atraviesa un frasco de vidrio delgado de caras paralelas, lleno con aceite (n = 1,45). MC Si el rayo penetra en el frasco con un ángulo de incidencia de 30º, el ángulo que forma el rayo con la superficie del frasco al salir es A) 20º B) 30º C) 60º D) 80º E) 90º 22. Al realizar un experimento con su linterna, Antonia observa que el rayo de luz atraviesa tres medios MTP distintos, tal como lo muestra la siguiente figura. Medio 1

Medio 2

Medio 3

Figura N°8: archivo Cpech



Respecto al comportamiento experimentado por la luz al transmitirse entre los distintos medios, es correcto afirmar que I) II) III)

el medio 3 es el más denso. el índice de refracción del medio 2 es el mayor. la rapidez de propagación de la luz en los tres medios es la misma.

A) B) C) D) E)

Solo I Solo II Solo I y III Solo II y III I, II y III

23. Cuando un rayo de luz pasa del aire al agua, es correcto afirmar que, al refractarse, MC I) la luz aumenta su velocidad de propagación. II) el rayo se acerca a la normal. III) la luz mantiene constante su frecuencia. A) B) C) D) E)

8

8

Cpech

Solo I Solo II Solo III Solo I y III Solo II y III

GUÍA 24. Un haz de luz se propaga por el Benceno con una rapidez aproximada de 200.000 km . ¿Cuál es s MC el índice de refracción del Benceno? A) B) C) D) E)

0,6 1,0 1,5 1,6 2,5

25. En las iglesias, las campanas se encuentran en una torre o campanario que siempre se ubica a MTP una altura importante, tal como se muestra en la figura.



Es correcto afirmar que, ubicando los campanarios en altura, se logra



I)



II)



III)



A) B) C) D) E)

que las ondas sonoras no choquen con objetos, para que no se reflejen y logren viajar una mayor distancia. que las ondas sonoras no choquen con objetos, para que el sonido no sea absorbido por los materiales y logre viajar una mayor distancia. disminuir la intensidad del sonido de las campanas, para que el ruido no sea molesto para las personas. Solo I Solo II Solo III Solo I y II Solo I y III

Cpech

9

FÍSICA Tabla de corrección

Item

Alternativa

Habilidad

Dificultad estimada

1

Comprensión

Fácil

2

Comprensión

Fácil

3

Reconocimiento

Fácil

4

Comprensión

Fácil

5

Reconocimiento

Fácil

6

Comprensión

Media

7

Comprensión

Media

8

Comprensión

Media

9

Reconocimiento

Fácil

10

Comprensión

Media

11

Aplicación

Fácil

12

Aplicación

Media

13

Aplicación

Media

14

ASE

Media

15

ASE

Media

16

Reconocimiento

Media

17

Aplicación

Media

18

ASE

Difícil

19

Comprensión

Media

20

Comprensión

Media

21

Comprensión

Difícil

22

ASE

Difícil

23

Comprensión

Media

24

Aplicación

Media

25

Comprensión

Difícil

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GUÍA Resumen de contenidos Fenómenos ondulatorios

Reflexión

Rebote de una onda en la superficie de un medio. Al reflejarse, las ondas siguen la “ley de la reflexión”. Figura N° 10: archivo Cpech

Refracción

Cambio en la dirección de propagación de una onda cuando pasa desde un medio a otro diferente, con un ángulo de incidencia distinto de 0º. Figura N° 11: archivo Cpech

Una onda puede experimentar

Difracción

Transmisión

Interferencia

Capacidad de las ondas de rodear objetos.

Capacidad de las ondas de propagarse por un medio, pudiendo pasar a otro distinto. Al transmitirse entre dos medios, las ondas modifican su velocidad y su longitud de onda.

Figura N° 12 archivo Cpech Medio 1

V2

V1

Onda incidente

Medio 2

λ2

λ1

Onda transmitida

Figura N° 13: archivo Cpech

Efecto que produce la superposición de dos o más ondas. Puede ser constructiva o destructiva. Figura N° 14: archivo Cpech Onda incidente

Absorción

Capacidad de algunos materiales de atrapar (absorber) ondas.

Material

Onda Onda absorbida transmitida Onda reflejada

Figura N° 15: archivo Cpech

Cpech

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FÍSICA Leyes de la reflexión En la reflexión siempre se cumple que “la onda incidente, la onda reflejada y la normal están en un mismo plano” (primera ley de la reflexión) y que “el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión” (segunda ley de la reflexión). Normal Onda incidente

Onda reflejada αi

αR

αi = αR Figura N° 16: archivo Cpech

Reflexión del sonido

Reflexión de la luz

Eco: reflexión nítida de una onda sonora. Se produce cuando el sonido emitido rebota sobre una superficie ubicada a una distancia mínima de 17 [m] del emisor.

Especular: se produce cuando la luz se refleja sobre una superficie lisa.

17 m

Reflexión especular o regular

Figura N° 19: archivo Cpech

Figura N° 17: archivo Cpech

Reverberación: es la prolongación del sonido después de extinguida la fuente sonora, debido a sucesivas reflexiones,.

Difusa: se produce cuando la luz se refleja sobre una superficie rugosa. Reflexión difusa

Figura N° 20: archivo Cpech

Figura N° 18: archivo Cpech

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GUÍA Índice de refracción El índice de refracción “n”, o refringencia de un medio, es un número que indica la resistencia que presenta el medio a ser recorrido por la luz. Corresponde al cociente entre la rapidez de la luz en el vacío y la rapidez de la luz en el medio en que se propaga. Es un número “adimensional”, es decir, no tiene unidades.

n=

c: rapidez de la luz en el vacío (300.000 km ). s

c vmedio

vmedio: rapidez de la luz en el medio.

Reflexión interna total de la luz N n1 n2

Medio 1

N

90º i i

β

i>β

Medio 2 Refracción rasante

Reflexión interna total

Figura N° 21: archivo Cpech

Este fenómeno ocurre solo si la luz viaja desde un medio más denso a uno menos denso, es decir, si n2 > n1. Si el ángulo de incidencia toma el valor límite, se produce una refracción rasante. Si el ángulo de incidencia es mayor que el valor límite, el rayo no se refracta sino que se refleja; la superficie actúa como un espejo. Resonancia Es la vibración espontánea y/o el refuerzo en la amplitud de vibración que experimenta un cuerpo cuando se ve afectado por otra vibración o sonido de su misma frecuencia. La resonancia produce un “aumento en la intensidad” de los sonidos.

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FÍSICA Absorción del sonido

Absorción de la luz

Los sonidos más agudos (de mayor frecuencia) son absorbidos con mayor facilidad que aquellos más graves.

Al ser iluminados, los cuerpos absorben algunas ondas y reflejan otras. Esto produce que percibamos los colores.

En general, un material es mejor absorbente de sonido mientras menos denso y más blando sea, como alfombras, cortinas y espumas.

Si el cuerpo es capaz de reflejar todas las ondas de luz, al ser iluminado con luz blanca lo veremos blanco. Si las absorbe todas, lo veremos negro, no importando el tipo de luz con el cual lo iluminemos.

La capacidad de absorción de un material se mide como una relación entre la cantidad de energía que incide sobre el material y la que este absorbe.

bA c

La absorción de luz produce un aumento de temperatura en los cuerpos.

Glosario

Energía: capacidad que posee un sistema para generar trabajo en forma de movimiento, luz, sonido, calor o alguna otra. Normal: línea recta perpendicular a otra recta o a un plano. Rasante: que pasa rozando una superficie o área de contacto. Refringencia: propiedad de un medio para refractar la luz. Sonar: técnica de navegación que utiliza el sonido para el desplazamiento, ubicación de objetos y/o comunicación.

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GUÍA

Mis apuntes

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_____________________________________________________ Han colaborado en esta edición: Directora Académica Paulina Núñez Lagos Directora de Desarrollo Académico e Innovación Institucional Katherine González Terceros Equipo Editorial Mauricio Romero Leamann Claudio Muena Toledo Equipo Gráfico y Diagramación Pamela Martínez Fuentes Vania Muñoz Díaz Elizabeth Rojas Alarcón Equipo de Corrección Idiomática Paula Santander Aguirre Imágenes Banco Archivo Cpech

El grupo Editorial Cpech ha puesto su esfuerzo en obtener los permisos correspondientes para utilizar las distintas obras con copyright que aparecen en esta publicación. En caso de presentarse alguna omisión o error, será enmendado en las siguientes ediciones a través de las inclusiones o correcciones necesarias. ____________________________________________________________________________________________________________________________

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