TALLER DE CIENCIASPARTE FÍSICA COMÚN

longitud de onda vale λ = 30 cm , responda:

a) ¿Cuál es la frecuencia a la cual oscila un punto cualquiera de la cuerda (1)?b) ¿Qué tiempo tarda la mano de la persona en realizar una oscilación completa?c) ¿Cuántas vibraciones por segundo efectúa el punto de unión de ambas cuerdas?d) ¿Cuál es la frecuencia de la onda que se propaga en la cuerda (2)?

2v = 1,0 m/s la velocidad de propagación de la onda en la cuerda (2), determine la distancia

entre dos crestas consecutivas en dicha cuerda.

cuerda (1). Sabiendo que la longitud de cada cuerda es igual a 120 cm, ¿cuánto tiempo tardará este pulso en llegar al extremo de la cuerda (2) unida a la pared?(considere la velocidad de la onda en la cuerda (1) de 1,5 m/s y de 1,0 m/s en la cuerda (2))

condiciones:

a) La frecuencia de la onda en la cuerda (1), ¿aumentará, disminuirá o no se alterará? ¿Y la frecuencia de la onda en la cuerda (2)?

b) ¿Los valores de 1v , y 2v se modificarán? Explique.

c) Los valores de las longitudes de onda en ambas cuerdas, ¿aumentarán, disminuirán o no cambiarán?

Figura para el ejercicio 1 al 4

1. Si sabemos que en la cuerda (1) la velocidad de propagación de la onda es v = 1,5 m/s , y que la

2. Siendo

3. Considere que un pulso es producido por la mano, en un instante determinado, en el punto inicial de la

4. Suponga que aumentamos la frecuencia de oscilación de la mano de la persona. En estas

30 cm

¿Cuánto tarda la máquina llamada “fuente generadora de ondas” en realizar una oscilación completa?

A) 0,1 sB) 0,2 sC) 0,3 sD) 0,4 sE) 0,5 s

Solución

Datos 1,5 /

0,3

v m s

m

De la ecuación fundamental 1,5. 5

0,3

vv f f Hz

Usemos, ahora, el hecho de que 1 10,2

5T s

f

(2) es

A) 2 m/sB) 1,5 m/sC) 1 m/sD) 0,5 m/sE) 0,1 m/s

Solución: como la frecuencia se transmite íntegramente de una cuerda a otra tenemos los siguientes datos

Datos

5

10 0,1

f Hz

cm m

De la ecuación fundamental .

0,1.5 0,5 /

v f

v m s

Figura para pregunta 1 y 2 de selección Múltiple

Problemas de selección múltiple

1. En la cuerda (1) de la figura, la velocidad de propagación de la onda es 1,5 m/s y la longitud de onda es

2. Si la longitud de onda en la cuerda (2) es 10 cm, la velocidad de propagación de la onda en la cuerda

I. Igual velocidad de propagaciónII. Igual períodoIII. Igual amplitud

Es (son correcta(s):

A) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) I y IIE) Todas

I. Transporta energíaII. Transporta materiaIII. Transporta energía o materia

Son correctas:

A) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) I y IIE) Ninguna de las anteriores

longitud de la onda es:

A) 10 mB) 20 mC) 30 mD) 40 mE) 50 m

Solución como el periodo de la onda T = 2 s eso implica que la longitud de onda 10,5

2f Hz . Ahora

usamos la relación fundamental de las ondas .v f de donde 2040

0,5

vm

f

3. Dos ondas de igual frecuencia necesariamente tienen:

4. La característica fundamental del sonido es que:

5. si la velocidad de la onda es de 20 m/s y el periodo de dicha oscilación es de T = 2 s, entonces la

SOLUCIONES PARTE DESARROLLO

1. Datos del problema

1,5 /

30 0,3

v m s

cm m

a) recordemos la relación fundamental, de las ondas

.v f de donde v

f

Reemplazando por los datos del problema obtenemos

1,5 /

0,3

5

m sf

m

f Hz

b) La mano de la persona oscila con la misma frecuencia que la cuerda. De hecho la mano de la persona es la que transmite la perturbación a la cuerda. Así el periodo T del movimiento oscilatorio de la mano(tiempo que tarda en realizar una oscilación completa) viene dado por el reciproco de la frecuencia; a saber

1 10,2

5T s

f Hz

c) Recuerde que la frecuencia se transmite íntegramente de una cuerda a otra. De este modo y en particular el punto de unión de las cuerdas (nudo) oscila a la misma frecuencia que las cuerdas, 5 Hz.

d) Por lo dicho en el punto anterior f= 5 Hz.

Recuerde que 1 m= 100 cm.Por tanto si desea transformar cm a metros debe dividir por 100

Recuerde que 1 ciclo/s o 1/s se conoce como un Hz (hertz)

2. la distancia entre 2 crestas o máximos sucesivos en una onda corresponde a la longitud de onda (lambda). De la relación fundamental .v f obtenemos que

1 /

5

0,2

v m s

f Hz

m

3. como la velocidad de la onda es constante en un medio dado, podemos decir que

Velocidad de la onda =distancia recorrida

tiempo transcurrido

por lo tanto distancia recorrida

de la tiempo transcurrido

velocidad onda

Ahora analicemos cada cuerda por separado tiempo que tarda la onda en recorrer la cuerda 01

1,20,8

1,5 /

ms

m s

tiempo que tarda la onda en recorrer la cuerda 02

1, 21, 2

1,0 /

ms

m s

luego el tiempo total que demora la onda en recorrer ambas cuerdas es

0,8 s+ 1,2 s= 2,0 s

4.a) aumentaran ambas frecuencias (cuerda (1) y cuerda(2)) hasta alcanzar la nueva frecuencia

proporcionada por la mano del experimentador

b) No se modificaran pues la velocidad de la onda en un medio como la cuerda solo depende de la tensión y densidad de la cuerda.

c) Como las frecuencias aumentan, las longitudes de onda disminuyen en la misma proporción y la velocidad de la onda como ya dijimos permanece constante ( .v f )

Claves problemas de selección múltiple

1. B 2. D 3. B 4. A 5.D

Recuerde que 120cm =1,2