Prof.: J. Tomás Abarca Díaz .
Instituto O’Higgins Hnos. Maristas Nombre____________________ Nombre____________________
Rancagua
Fecha__________Curso_______
EJERCITACION DE
FISICA
PRIMERO MEDIO. ONDAS Y SONIDO
Concepto Una partícula que tiene un movimiento vibratorio realiza este movimiento respecto de un mismo punto que normalmente recibe el nombre de punto de equilibrio. Este movimiento tiene tres características fundamentales: amplitud, período y frecuencia. Aplicación Un péndulo de 75 cm de largo es separado de la vertical una distancia de 15 cm. El péndulo realiza 10 oscilaciones completas en 2 segundos.
a) ¿Cuál es la amplitud de vibración del péndulo? R: 15 cm. b) ¿Con qué qué frecuencia frecuencia oscila? oscila?
R:
f =
n° oscilacio oscilaciones nes tiempo
=
10 2s
=
5
1 s
=
5 Hz
Práctica 1. ¿Qué propiedad de un péndulo lo hace útil en el reloj del abuelo? 2. ¿Qué quiere decir periodo de un péndulo? 3. ¿Qué tiene mayor periodo, un péndulo corto o uno largo? 4. Compare la ecuación del período de un péndulo con la de una masa unida a un resorte (Revisa tu cuaderno). 5. Si aumenta al doble la frecuencia de un objeto en vibración, ¿qué sucede con su periodo? 6. Un péndulo vibra con una frecuencia de 10 Hz, ¿cuál es su período?
Concepto Una onda es una vibració vibración n que se propag propaga. a. Está Está caracte caracteriza rizada da por: por: amplit amplitud, ud, períod período, o, frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación.
La longitud de onda λ es la distancia entre dos partículas consecutivas de la onda que están realizando el mismo movimiento. Y la velocidad de propagación de la onda está dada por v λ f . =
⋅
Aplicación
1. La figura muestra a una onda propagándose hacia la la derecha, la vibración recorre una distancia de 12 m en 4 s metros
metros
a) ¿Cuánto mide la longitud de onda? De la figura vemos directamente que se forma una onda en los 8 metros. También lo podemos calcular calcular por que que en 12 metros metros hay 1,5 ondas, ondas, luego λ =
12 m 1, 5
= 8m
b) ¿Cuánto ¿Cuánto mide la la frecuencia frecuencia de vibración? vibración? Vemos que en 4 s hay 1, 5 ondas (o lo que es lo mismo que en 12 metros hay 1,5 ondas) luego la frecuencia será f =
N ° ondas tiempo
=
1, 5 4s
=
0,375 Hz
c) ¿Con que rapidez se propaga la onda? La velocidad de propagación es v = λ f , sabemos que λ es igual a 8 m, luego 1 m v = 8 m × 0,375 = 3 . s s
d) ¿Cuánto mide la amplitud? La amplitud es la máxima distancia que una partícula del medio alcanza respecto de la posición posición de equilibrio. equilibrio. En En este caso caso el eje vertical vertical nos informa informa de la la amplitud, amplitud, entonces entonces A= 2 m.
A
Práctica 1. La figura figura muestra muestra una onda que se propaga propaga por el agua agua hacia la la derecha. derecha. La propagación recorre la distancia BC = 3 (m) en 1,5 (s).
40 cm
Utilizando la información dada determine el valor de: a) la long longit itud ud de onda onda..
b) la frecuencia. frecuencia.
c) la am amplit plitud ud..
d) la velo velocid cidad ad de propa propaga gaci ción. ón.
e) el período.
2. Una regla de plástico de 30 cm, es apoyada horizontalmente en una mesa y su extremo libre es alejado de esta posición en 5 cm. Al dejarla libre realiza 10 vibraciones en 5 s. a) ¿Cuánto vale su período de vibración?
b) ¿Cuánto ¿Cuánto vale su su amplitud? amplitud?
3. Un niño fija un cordel a una muralla y lo extiende horizontalmente al suelo. El largo que alcanza es de 4 m. Lo agita con su mano en forma vertical, produciendo ondas sobre este. La mano la mueve 2 veces en cada segundo y en el cordel se observan 6 ondas completas. a) ¿Cuánto vale la frecuencia, en Hz, de las ondas producidas?
b) ¿Cuánto ¿Cuánto vale la la longitud longitud de onda, en metros, metros, de las ondas producidas producidas??
c) Dibuje las ondas en el cordel según la información dada
Concepto Las ondas según su forma pueden ser transversales o longitudinales. Las ondas transversales son aquellas en que las partículas partículas del medio vibran perpendicular perpendicularmente mente a la dirección en que se propaga propaga la vibració vibración. n. En cambio cambio en las ondas longitu longitudina dinales les las partícul partículas as vibran paralelamente paralelamente a la dirección dirección en que que se propaga propaga la vibración. vibración.
Onda transversal
Onda longitudinal
El sonido es una onda longitudinal, una onda en una cuerda es una onda trasversal. La siguiente figura muestra una relación entre ambos tipos de ondas.
Práctica 1. La figura ilustra a un diapasón que está vibrando en el aire.
a) ¿De qué tipo de onda se trata?
b) ¿Qué repres representan entan la franjas franjas oscuras? oscuras?
c) ¿Qué representan las franjas claras?
2. Las fotografías muestran ondas producidas en un resorte. A
B
¿Qué tipo de onda muestra la fotografía A? Explique.
¿Qué tipo de onda muestra la fotografía B? Explique.
Concepto
El sonido es una longitudinal mecánica. Es mecánica por que necesita de un medio material elástico para propagarse, como el aire, el agua, una barra de metal, una muralla de ladrillos, etc. Explique: Qué diferencia existe entre una onda mecánica y una onda electromagnética Ejercicios y preguntras: 1.- Una onda posee una velocidad de 4,5 4,5 [m/s] y una longitud longitud de 9 [m] ¿Cuál es la frecuencia y el periodo de la onda? Resp. 0,5[Hz] , 2 [s] 2.- Una radio FM transmite en una frecuencia de 100 M[Hz] ¿Cuál es su longitud de onda? Resp 3 [m] 3.- Un sonido musical posee una frecuencia de 220 [Hz] ¿Cuál es es su periodo? Cuál es su longitud de onda si la temperatura es 20ºC? Resp 4,5x10-3 [s] , 1,54[m]
4.- ¿Qué elementos vemos que pueden vibrar en nuestra vida cotidiana? 5.- ¿Por qué se dice que todo vibra? 6.- ¿Cuál sería la causa de que las ondas electromagnéticas pueden viajar por el vacío? 7.- Una onda posee una frecuencia de 5 k[hz] y posee una longitud de onda de 0,0004 0,0004 [m] ¿Cuál es su velocidad de propagación? Resp 2 [m/s] 8.- Un mosquito bate sus alas 600 600 veces por segundo, lo cual produce un molesto zumbido de 600 Hz, entonces ¿Cuál será la longitud de onda del sonido que emite el mosquito? (Recuerda la velocidad del sonido es 340 m/s) 9.- El reloj de péndulo que está en la recepción al costado de las oficinas de las secretarias ¿se atrasa, adelanta o permanece igual en invierno respecto al verano? 10.- Una alumna camina dando 120 pasos por minuto ¿Cuál es el periodo de su caminata? Resp 0,5 [s] 11.- Un péndulo oscila con un periodo de 4,2 segundos ¿Qué longitud tiene el hilo? Resp. 4.3 [m] 12.- ¿De qué factores depende el periodo de un resorte? ¿Son los mismos que los factores de un péndulo? 13.- ¿Qué significa asincronismo de un péndulo? 14.- ¿Qué diferencia existe entre periodo y frecuencia? 15.- ¿Qué diferencia existe entre longitud de onda y amplitud? 16.- ¿Qué elemento de las ondas determina la energía de la onda?
