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Fundación Universitaria Tecnológico Comfenalco Física Ondulatoria Docente: Diego Fernando Muñoz Torres

TALLER N° 2. ONDAS SONORAS Rapidez de Ondas Sonoras 1. Suponga que usted escucha el chasquido de un trueno 16.2 s después de ver el relámpago asociado. La rapidez del sonido en el aire es de 343 m/s, y la rapidez de la luz en el aire es de 3.00 X 108 m/s. ¿Qué tan lejos está del relámpago? ¿Necesita saber el valor de la rapidez de la luz para responder? Explique. 2. Encuentre la rapidez del sonido a través del mercurio, que tiene un módulo volumétrico de 2.80 X 1010 N/m2 y una densidad de 13 600 kg/m3. 3. Un delfín en agua de mar, a una temperatura de 25°C, da un chirrido. ¿Cuánto tiempo pasa antes de que escuche un eco desde el fondo del océano, 150 m abajo? 4. Una maceta es derribada desde un balcón, 20.0 m arriba de la acera, y cae hacia un confiado hombre de 1.75 m de alto que está de pie abajo. ¿Qué tan cerca de la acera puede caer la maceta antes de que sea demasiado tarde para que un grito de advertencia desde el balcón llegue a tiempo al hombre? Suponga que el hombre abajo requiere 0.300 s para responder a la advertencia. La temperatura ambiente es de 20°C. 5. Un experimentador quiere generar en aire una onda sonora que tenga una amplitud de desplazamiento de 5.50 X 10−6 m. La amplitud de presión estará limitada a 0.840 N/m2. ¿Cuál es la longitud de onda mínima que puede tener la onda sonora?

Intensidad de Ondas Sonoras Periódicas (Ondas no consideradas Ruido) 6. El área de un tímpano representativo es casi 5.00 X 10−5 m 2. Calcule la potencia sonora incidente en un tímpano a a) el umbral de audición y b) el umbral de dolor. 7. Calcule el nivel sonoro (en decibeles) de una onda sonora que tenga una intensidad de 4.00 µW/m2. 8. La intensidad de una onda sonora a una distancia fija de una bocina que vibra a 1.00 kHz es de 0.600 W/m 2. a) Determine la intensidad que resulta si la frecuencia se aumenta a 2.50 kHz mientras se mantiene una amplitud de desplazamiento constante. b) Calcule la intensidad si la frecuencia se reduce a 0.500 kHz y se duplica la amplitud de desplazamiento. 9. Un cohete explota a una altura de 100 m sobre el suelo. Un observador en el suelo, directamente abajo de la explosión, experimenta una intensidad sonora promedio de 7.00

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Fundación Universitaria Tecnológico Comfenalco Física Ondulatoria Docente: Diego Fernando Muñoz Torres X 10−2 W/m 2 durante 0.200 s. a) ¿Cuál es la energía sonora total de la explosión? b) ¿Cuál es el nivel sonoro (en decibeles) que escucha el observador? 10. El nivel sonoro a una distancia de 3.00 m de una fuente es de 120 dB. ¿A qué distancia el nivel sonoro es de a) 100 dB y b) 10.0 dB? 11. El cambio más pequeño en nivel sonoro que una persona puede distinguir es de aproximadamente 1 dB. Cuando usted se para junto a su podadora mientras está en funcionamiento, ¿puede escuchar el ronroneo estable de la podadora de su vecino? Haga un cálculo de un orden de magnitud para sustentar su respuesta y establezca los datos que mida o estime.

El Efecto Doppler 12. Un conductor viaja hacia el norte sobre una autopista con una rapidez de 25.0 m/s. Una patrulla de caminos, que viaja hacia el sur con una rapidez de 40.0 m/s, se aproxima con su sirena produciendo sonido a una frecuencia de 2 500 Hz. a) ¿Qué frecuencia observa el conductor mientras se aproxima la patrulla? b) ¿Qué frecuencia detecta el conductor después de que lo rebasa la patrulla? c) Repita los incisos a) y b) para cuando la patrulla viaje hacia el norte. 13. Un bloque con una bocina atornillada a él se conecta a un resorte que tiene una constante de resorte k = 20.0 N/m, como se muestra en la figura. La masa total del bloque y la bocina es de 5.00 kg, y la amplitud de movimiento de esta unidad es 0.500 m. a) La bocina emite ondas sonoras de 440 Hz de frecuencia. Determine las frecuencias más alta y más baja que escucha una persona a la derecha de la bocina. b) Si el nivel sonoro máximo que escucha la persona es de 60.0 dB cuando está más cerca de la bocina, a 1.00 m de distancia, ¿cuál es el nivel sonoro mínimo que escucha el observador? Suponga que la rapidez del sonido es de 343 m/s.

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