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Universidad Industrial de Santander Escuela de Física Física III grupos B2A-B y D2A-B Taller II para entregar el miércoles 18 de octubre 1.

2.

Una onda transversal armónica simple se está propagando a lo largo de una cuerda hacia la izquierda (ó -x). La figura muestra un trazo del desplazamiento en función de la posición en el tiempo t = 0. La tensión de la cuerda es de 3.6N y su densidad lineal es de 25g/m. Calcule: (a) la amplitud, (b)la longitud de onda, (c) la velocidad de la onda, (d) el periodo, y (e)la velocidad máxima de una partícula de la cuerda, (f) Escriba una ecuación que describa a la onda viajera.

Un alambre no uniforme de longitud L y masa M tiene una densidad de masa lineal variable dada por µ = k x , donde x es la distancia desde un extremo del alambre y k es una constante, ( a) Demuestre que M = kL2/2. ( b) Demuestre que el tiempo t requerido para que una pulsación generada en un extremo del alambre viaje hasta el otro extremo está dado por = 8 ⁄9 , donde F es la tensión en el alambre. -2

Indique si se trata de un medio dispersivo o no dispersivo, justificando su respuesta. d) Escriba la expresión correspondiente a una onda plana monocromática (una sola frecuencia) de amplitud A y longitud de onda 100m que atraviesa el medio sin amortiguamiento, viajando a lo largo del eje X, en su sentido negativo. 6.

Un observador mide una intensidad de 1,13×10 W/m a una distancia desconocida medida desde una fuente de ondas esféricas cuya potencia de salida es también desconocida. El observador camina 5,30 m acercándose a la fuente y mide entonces una intensidad de 0,41 W/m2 en esta nueva posición. Calcule la potencia de salida de la fuente.

4.

Cierta bocina produce un sonido con una frecuencia de 2,09 kHz y una intensidad de 962 µW/m2 a una distancia de 6,11 m. Suponga que no existen reflexiones y que la bocina emite igualmente en todas las direcciones, ( a ) Halle la intensidad a 28,5 m. ( b ) Halle la amplitud del desplazamiento a 6,11 m. (c) Calcule la amplitud de presión a 6,11 m. La frecuencia ω (dada en rad/s) y el número de ondas k (en m-1) de ciertas ondas que se propagan en un cierto medio se encuentran relacionados por la siguiente expresión: ω = 2π×10 + 3×10 a) Determine la velocidad de fase, en función del número de ondas. b) Determine la velocidad de grupo, en función del número de ondas.

Tenga en cuenta la forma de onda se muestra a continuación (Pulso triangular) en dirección a la frontera entre dos cuerdas. Donde la cuerda 1 tiene una masa por unidad de longitud de µ1 = 0, 05 kg / m y la cuerda 2 tiene una masa por unidad de longitud de µ2 = 0, 02 kg/m. Sea la tensión en las cuerdas T = 1 00 N.

a) Hallar la velocidad de onda de cada cuerda. b) Encontrar la forma de las ondas incidente, reflejada y transmitida y dibujarlas justo después de la onda incidente ha pasado completamente a través de la frontera. c) Pulso invertido reflejado. Repetir b) si las cuerdas se invierten.

7.

Un tubo de 1.18 m de longitud está cerrado en un extremo. Cerca del extremo abierto se coloca un alambre tenso. El alambre tiene 33.2 cm de longitud y 9.57 g de masa. Está fijo en ambos extremos y vibra en su modo fundamental. Pone en vibración a la columna de aire del tubo a su frecuencia fundamental por resonancia. Halle: a ) la frecuencia de oscilación de la columna de aire y b ) la tensión en el alambre.

8.

Cierto nivel de sonido se aumenta en 30 dB adicionales. Demuestre que a) su intensidad aumenta en un factor de 1000 y b ) su amplitud de presión aumenta en un factor de 32.

9.

Dos trenes que corren en vías paralelas viajan uno hacia el otro a 34.2 m/s con relación al suelo. Un tren hace sonar el silbato a 525 Hz. a ) ¿Qué frecuencia se oirá en el otro tren en aire tranquilo? b ) ¿Qué frecuencia se oirá en el otro tren si el viento sopla a 15.3 m/s paralelo a las vías y hacia el silbato? c) ¿Qué frecuencia se oirá si se invierte la dirección del viento?

2

3.

5.

c)

10. Un aeroplano vuela a 396 m/s a una altitud constante. El choque sónico llega a un observador en tierra 12.0 s después de que el aeroplano ha pasado sobre su cabeza. Halle la altitud del aeroplano. Suponga que la velocidad del sonido es de 330 m/s.