Foros Ciencias Galilei

:D Hola amigos del Foro de Ciencias Galilei, les escribe Mario Rodríguez, en esta ocasión quisiera plantearles algunas preguntas sobre Ondas Mecánicas y Movimiento Armónico Simple (M.A.S).

1) Imaginemos que tenemos una cuerda que al inicio se encontraba tensa y sujeta a un extremo a un punto deslizante P. Si se genera una onda en la cuerda que viaja hacia P, ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son Falsas (F) o Verdaderas (V)?

 I. La onda reflejada en P tiene una forma invertida con relación a la onda incidente.
II. La onda reflejada tiene igual rapidez que la onda incidente.
III. No hay onda transmitida.

2) Una pelota se mueve sobre una mesa horizontal lisa y rebota elásticamente entre 2 paredes verticales, transcurriendo 5 segundos entre rebotes sucesivos en una misma pared. Un sistema masa-resorte oscila horizontalmente con una frecuencia de 0,2Hz. Señale la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:

 I. La pelota y la masa ejecutan movimientos armónicos simples de igual frecuencia.
II. Si la distancia entre las 2 paredes verticales es igual a la amplitud de oscilación del sistema masa-resorte, entonces la pelota y el sistema experimentan la misma aceleración máxima.
III. Si a la masa ligada al resorte se le imprime una velocidad inicial su frecuencia será diferente a la frecuencia del movimiento de la pelota.

3) Un cohete de fuegos artificiales explota a una altura de 1000m sobre el suelo, un observador en tierra directamente debajo de la explosión percibe una intensidad sonora promedio de 7×10^-2 W/m² durante 0,2 s

 a) ¿Cuál es la energía sonora total de la explosión (en J)?
 b) ¿Cuál es el nivel sonoro en decibeles que escucha el observador?


Rpta: 1759 y 108

4) Un pulso que se transporta por una cuerda tensa, en t = 0 se describe por la función:

                                
               6
f(x) = ----------
           X² + 3

  Se sabe que X y f(x) están en metros. Escriba la función f(x,t) ; que representa ésta onda si viaja en la direccíon del eje "X" positivo y con rapidez de 4,5m/s

                          24
Rpta: f(x) = -------------------
                 81t²+4X²-36Xt+12
                

5) Suponga usted se encuentra manejando, a lo lejos nota que el semáforo indica el color rojo. Con que rapidez debería moverse teóricamente si quisiera que el color que impresione a su vista sea verde

 Considere: λ_rojo = 6200×10^-10 m       λ_verde = 5400×10^-10 m

rapidez de la luz (C = 3×10⁸ m/s)                 


Rpta:        4,4×10⁷ m/s

Amigos del Foro de Física de Ciencias Galilei, espero sus respuestas y si no fuera mucho pedir en la solución de los problemas que les he planteado sería bueno que incluyeran gráficos y/o dibujos que permitan apreciar lo que acontece fisicamente.

            Sin más que decirles me despido, agradeciéndoles de antemano sus respuestas.


                                                                                        Atentamente: Mario Rodríguez

Cuando una onda "rebota" contra una superficie se desfasa π rad, lo que quiere decir que tiene forma invertida y su velocidad (rapidez) es la misma que la incidente.

La pelota no ejecuta un movimiento armónico ya que entre botes con las paredes mantiene cte su velocidad. Un MAS se caracteriza porque su aceleracion es proporcional a la elongación (x). (I y II son falsas)

III Cuando a un resorte se la da más velocidad aumenta su amplitud pero esto no cambia su frecuencia (en teoría para oscilaciones no muy grandes). Es decir, la frecuencia no depende de la amplitud.

La intensidad sonora es la energía por segundo y metro cuadrado. Sabiendo que una esfera tiene una superficie de 4·π·R². Luego:

Energía = 7×10^-2 · 4·π·1000²·0,2 J

b)

Nivel = 10·log (P/Po) (dB)

Po es el umbral mínimo de audición = 10^-12 W

Nivel = 10· log [(7×10^-2 · 4·π·1000²)/10^-12]


Decibelio (Wiki)

Cuando una función se desplaza hacia a izquierda de una posición x a otra xo su forma se puede averiguar haciendo el cambio:

x → x - xo

en este caso xo es la V·t

x → x - xo → x - (9/2)·t = (2x - 9t) / 2

Luego la función será:

　　　　　　　　6
f(x) = ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
　　　　[(2x - 9t) / 2]² + 3

Operar y comprobar resultado.

Aquí tienes las fórmulas del efecto Doppler, sólo tienes que sustituir en ella los valores (Observador acercándose a una fuente):

Corrimiento_doppler (Wiki)

Mario, procura no poner más de dos o tres problemas en el mismo mensaje, siempre que sean del mismo tipo. Gracias

El miercoles tengo examen, y uno busca algo mas entretenido que el cuaderno