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• JerryLeon

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TAREA DE ONDAS SONORAS 1) Un martillo golpea un extremo de un riel de acero de espesor de longitud 8.50 m. Un micrófono situado en el extremo opuesto de la barra detecta dos pulsos de sonido, uno que viaja por el aire y una onda longitudinal que viaja a través del riel. a) ¿Qué pulso alcanza primero al micrófono? b) Hallar la separación en el tiempo entre la llegada de los dos pulsos.

2) El nivel de intensidad producido por un avión jet en cierto punto es de 150 dB. a) Calcule la intensidad de la onda de sonido generada por el jet en dicha ubicación. b) Compare la respuesta del inciso a) con el umbral de dolor y explique por qué los empleados que dirigen jets en los aeropuertos deben usar equipo protector para los oídos.

3) Un murciélago que vuela a 5.00 m/s persigue un insecto que vuela en la misma dirección. Si el murciélago emite un pitido a 40.0 kHz y recibe un eco de vuelta a 40.4 kHz, a) ¿cuál es la velocidad del insecto? b) ¿El murciélago es capaz de atrapar al insecto? Explique.

4) Un túnel debajo de un río tiene 2.00 km de largo. a) ¿A qué frecuencias puede resonar el aire en el túnel? b) Explique si sería bueno hacer una ley en contra de sonar el claxon del auto mientras se está en el túnel.

5) Un cohete explota a 100 m por encima del suelo. Tres observadores están separados a 100 m de distancia estando el primero (A) directamente debajo de la explosión. a) ¿Cuál es la relación de la intensidad de sonido escuchada por el observador A con aquella escuchada por el observador B? b) ¿Cuál es la relación de la intensidad escuchada por el observador A con aquella escuchada por el observador C?

6) Un avión supersónico que viaja a Mach 3.00 a una altura de h 5 20 000 m se encuentra directamente sobre una persona en el tiempo t = 0 como se muestra en la figura. Supongamos que la velocidad media del sonido en el aire es 335 m/s en la trayectoria del sonido. a) ¿En qué momento se encuentra la persona con la onda de choque debido al sonido emitido en t = 0? b) ¿Dónde estará el avión cuando esta onda de choque se escucha?

7) Dos altavoces pequeños emiten ondas de sonido de diferentes frecuencias de igual manera en todas direcciones. El altavoz A tiene una salida de 1.00 mW y el altavoz B tiene una salida de 1.50 mW. Determine el nivel de sonido (en decibeles) en el punto C en la figura suponiendo a) sólo el altavoz A emite sonido, b) sólo el altavoz B emite sonido y c) ambos altavoces emiten sonido.

8) Un tubo abierto en ambos extremos tiene una frecuencia fundamental de 300 Hz cuando la temperatura es de 0 °C. a) ¿Cuál es la longitud del tubo? b) ¿Cuál es la frecuencia fundamental a una temperatura de 30.0 °C? c) ¿En cuánto tendría que aumentar o disminuir la longitud del tubo para que la frecuencia fundamental sea de 300 Hz a 30.0 °C?

9) Usted se para a un lado de las vías mientras un tren pasa lentamente. Nota que la frecuencia del silbato del tren es 465 Hz cuando el tren se aproxima y 441 Hz cuando el tren se aleja. Utilizando estas frecuencias, usted calcula la rapidez del tren. ¿Qué valor encontró?

10) El pito de un auto en reposo suena como la nota La (440 Hz). El auto se mueve en la calle mientras el pito permanece sonando. Un ciclista que se mueve en la misma dirección a un tercio de la velocidad del auto escucha una frecuencia de 415 Hz. a) ¿El ciclista está adelante o atrás del auto? b) ¿Cuál es la velocidad del auto?

11) Un tren suena su bocina cuando se aproxima a una intersección. La bocina puede escucharse a un nivel de 50 dB por un observador a 10 km de distancia. a) ¿Cuál es la potencia promedio generada por la bocina? b) ¿Cuál es el nivel de intensidad que escucha alguien a 50 m de la intersección? c) ¿Qué consideraciones tuvo que realizar para responder las preguntas anteriores?

12) Un micrófono se sujeta a un resorte que está suspendido del techo, como se muestra en la figura. Directamente debajo del micrófono, en el piso, hay una fuente sonora de 440 Hz. El micrófono vibra hacia arriba y hacia abajo en movimiento armónico simple con un período de 2.0 s. La diferencia entre las frecuencias sonoras máxima y mínima detectadas por el micrófono es 2.1 Hz. Sin considerar cualesquiera reflexiones del sonido en la habitación y utilizando 343 m/s para la rapidez del sonido, determine magnitud de la máxima elongación del resorte a partir de su posición de equilibrio.

13) Un pozo está parcialmente lleno con agua. La superficie del agua está a una distancia 𝑑1 y el agua tiene una profundidad 𝑑2 . Si alguien en la parte superior del pozo grita dentro de él, escuchará dos ecos. El primero se produce en la interface con el agua, sin embargo, algún sonido pasa la interface del agua y se refleja en el fondo del pozo, produciendo el segundo eco, que puede ser detectado por un instrumento electrónico. En un experimento se encuentra que el primer eco retorna 0.20 segundos después de que el sonido original fue producido y que el segundo eco retorna 0.035 segundos después del primer eco. Encuentre las dos distancias 𝑑1 y 𝑑2 . La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s y la velocidad del sonido en el agua de 1400 m/s.

14) Dos silbatos de tren, A y B, tienen una frecuencia de 392 Hz. A está en reposo y B se mueve a la derecha (alejándose de A) a 35.0 m/s. Un receptor está entre los dos trenes y se mueve a la derecha a 15.0 m/s como se muestra en la figura. El viento no sopla. Considerar la velocidad del sonido como 340 m/s.

a) ¿Cuál es la frecuencia que escucha el receptor proveniente del silbato del tren A? b) ¿Cuál es la frecuencia que escucha el receptor proveniente del silbato del tren B? c) ¿Cuál es la frecuencia de pulsación detectada por el receptor?

15) La rapidez de una onda compresiva unidimensional que viaja a lo largo de una barra delgada de cobre es 3.56 km/s. A una barra de cobre se le da un martillazo en un extremo. Una persona en el extremo lejano de la barra percibe el sonido dos veces, transmitido a través del metal y a través del aire a 0°C, con un intervalo de tiempo t entre los dos pulsos. a) ¿Cuál sonido llega primero? b) Encuentre la longitud de la barra como función de t. c) Evalúe la longitud de la barra si t = 127 ms. d) Imagine que el cobre se sustituye por un material mucho más rígido a través del cual el sonido viajaría mucho más rápido. ¿Cómo cambiaría la respuesta del inciso b)? ¿Iría a un límite bien definido a medida que la rapidez de la señal en la barra tiende a infinito? Explique su respuesta.

16) Para permitir la medición de su rapidez, un paracaidista porta un zumbador que emite un tono estable a 1800 Hz. Un amigo ubicado en el suelo en el sitio de aterrizaje directamente abajo escucha el sonido amplificado que recibe. Suponga que el aire está tranquilo y que la rapidez del sonido es 343 m/s, independiente de la altitud. Mientras el paracaidista cae con rapidez terminal, su amigo en el suelo recibe ondas de 2150 Hz de frecuencia. a) ¿Cuál es la rapidez de descenso del paracaidista? b) Suponga que el paracaidista puede escuchar el sonido del zumbador reflejado del suelo. ¿Qué frecuencia recibe?

17) 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?