Tarea2ondas (1)

UNIVERSIDAD ATÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS Y AMBIENTALES TALLER COMPLEMENTARIO: FISICA 2 ROBERT SANCHEZ CANO

Octubre 3, 2019

NOMBRE_____________________________________________CODIGO____________________ 1. Como se muestra en la figura, el agua se bombea a un cilindro vertical alto con una relación de flujo volumétrico R. El radio del cilindro es r, y en la parte superior abierta del cilindro vibra un diapasón con una frecuencia f. A medida que el agua asciende, ¿Qué intervalo de tiempo transcurre entre resonancias sucesivas?

2. En el aire, donde la rapidez del sonido es de 344 m/s, dos bocinas idénticas, separadas 10.0m, se activan mediante el mismo oscilador con una frecuencia f = 21.5 Hz como se muestra en la figura. a) Explique por qué un receptor en el punto A registra un mínimo en intensidad del sonido de las dos bocinas. b) Si el receptor se mueve en el plano de las bocinas, ¿Qué trayectoria debe tomar de modo que la intensidad permanezca en un mínimo? Es decir: determine la relación entre x y y (las coordenadas del receptor) que hacen que el receptor registre un mínimo en intensidad del sonido.

3. Dos bocinas idénticas se activan mediante el mismo oscilador de 200 Hz de frecuencia. Las bocinas se ubican en un poste vertical a una distancia de 4.00 m una de otra. Un hombre camina directo hacia la bocina inferior en una dirección perpendicular al poste, como se muestra en la figura. a) ¿Cuantas veces escuchara un mínimo en la intensidad sonora? b) ¿A qué distancia esta del poste en estos momentos? Considere que la rapidez del sonido es de 330 m/s e ignore cualquier reflexión de sonido producida por el suelo.

4. Dos altavoces, A y B, radian sonido uniformemente en todas direcciones en aire a 20 °C. La salida de potencia acústica de A es de 8.00 x 10-4 W, y la de B, 6.00 x 10-5 W. Ambos altavoces vibran a una frecuencia de 172 Hz. a) determine la diferencia de fase de las dos señales en un punto C sobre la línea que une A y B, a 3.00 m de B y 4.00 m de A (ver figura), cuando los dos altavoces emiten coherentemente (la diferencia de fase de las fuentes es constante) y en fase. b) determine el tipo de interferencia que se produce en el punto C cuando los dos altavoces emiten coherentemente y en fase. c) determine la intensidad y el nivel de intensidad de sonido en C debido al altavoz A si B se apaga, y haga lo mismo para el altavoz B si A se apaga. d) con ambos altavoces emitiendo en fase y coherentemente, determine la intensidad y el nivel de intensidad de sonido en C. e) con ambos altavoces emitiendo coherentemente pero desfasados π radianes, determine la intensidad y el nivel de intensidad de sonido en C. f) Con ambos altavoces emitiendo incoherentemente (la diferencia de fase de las fuentes no es constante como el caso de varias personas hablando), determine la intensidad y el nivel de intensidad de sonido en C.

5. Un altavoz con un diafragma de 30 cm de diámetro vibra a una frecuencia de 1 KHz y una amplitud de 0.02mm. suponiendo que las moléculas de aire de las proximidades poseen la misma amplitud de vibración, calcular a) la amplitud de presión justo enfrente del diafragma del altavoz, b) el nivel de intensidad del sonido, y c) la potencia acústica que se está radiando. 6. Dos altavoces idénticos emiten uniformemente en todas las direcciones ondas sonoras de 680 Hz con una potencia de salida de 1 mW cada uno. Un punto P está a una distancia de 2.0 m de un altavoz y a 3.0 m del otro. Hallar la intensidad en el punto P cuando: a) cada altavoz emite por separado b) los dos altavoces emiten simultáneamente coherentemente y en fase c) los dos altavoces emiten simultáneamente coherentemente pero desfasados en π radianes d) los dos altavoces emiten simultáneamente pero son incoherentes. 7. El nivel de ruido en un aula vacía en donde se va a realizar un examen es de 40 dB. Cuando 100 estudiantes se encuentran presentando su examen, los sonidos de las respiraciones y de los lápices escribiendo sobre el papel elevan el nivel de ruido a 60 dB. Suponiendo que la contribución de cada estudiante a la potencia de ruido es la misma, calcular el nivel de ruido cuando quedan 50 estudiantes en el aula. 8. Un bloque con una bocina atornillada a el 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 5.0 kg, y la amplitud de movimiento de esta unidad es 0.50 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 esta más cerca de la bocina, a 1.0 m de distancia, ¿cuál es el nivel sonoro mínimo que escucha el observador? Suponga que la rapidez del sonido es de 343 m/s.

9. Una bocina enfrente de una habitación y una bocina idéntica en la parte trasera de la habitación se activan mediante el mismo oscilador a 456 Hz. Una estudiante camina con una rapidez constante de 1.50 m/s a lo largo de la longitud de la habitación. Escucha un sonido, que alternativamente es más fuerte y más débil. a) Modele estas variaciones como batimientos entre los sonidos con el corrimiento Doppler que la estudiante recibe y calcule el número de batimientos que escucha la estudiante cada segundo. b) Modele las dos bocinas como productoras de una onda estacionaria en la habitación y a la estudiante como si caminara entre antinodos y calcule el número de máximos de intensidad que la estudiante escucha cada segundo. c) Explique cuál de las respuestas de los incisos a) y b) considerar. 10. Cuando se golpea la barra de madera que reproduce un tono, en una marimba, vibra en una onda estacionaria transversal que tiene tres antinodos y dos nodos. La nota de frecuencia más baja es 87.0 Hz, producida por la barra de 40.0 cm de largo. a) Encuentre la rapidez de las ondas transversales sobre la barra. b) Un tubo resonante suspendido verticalmente bajo el centro de la barra aumenta la sonoridad del sonido emitido. Si el tubo está abierto solo en el extremo superior y la rapidez del sonido en el aire es de 340 m/s, ¿cuál es la longitud del tubo requerida para resonar con la barra en el inciso a)? 11. Una sirena montada en el techo de una estación de bomberos emite sonido con una frecuencia de 900 Hz. Un viento estable sopla con una rapidez de 15.0 m/s. Si considera que la rapidez del sonido en aire tranquilo es de 343 m/s, encuentre la longitud de onda del sonido a) a favor del viento de la sirena y b) contra el viento de la sirena. Los bomberos se aproximan a la sirena desde diferentes direcciones a 15.0 m/s. ¿Qué frecuencia escucha un bombero c) si se aproxima desde una posición a favor del viento, de modo que se mueve en la dirección en la que el viento sopla, y d) si se aproxima desde una posición contraria al viento? 12. Una onda sonora armónica en aire a 20 °C (la densidad de equilibrio del aire a 20°C es ρ= 1.20 kg/m3)se describe mediante la función de onda de variaciones de presión respecto a la presión atmosférica normal en el sistema internacional de unidades (S.I.U) por ,

= 1.27sen

− 344

Encuentre: a) la amplitud de desplazamiento molecular, la longitud de onda y rapidez de esta onda sonora. b) el desplazamiento instantáneo respecto al equilibrio de las moléculas de aire en la posición x = 0.05 m en t =3.0 ms. c) la máxima rapidez del movimiento oscilatorio de las moléculas de aire. d) el nivel de intensidad promedio producido por la onda.

NOTA: Selección de problemas tomados de las referencias complementarias (Google Drive, Fisica2-2019-1, Referencias) citadas para el curso con fines educativos de trabajo en el aula.