Capítulo 15: Ondas mecánicas

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.35 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.35 Ecuación de onda y ondas estacionarias. a) Por sustitucióndirecta demuestre que es una solución dela ecuación de onda [ecuación (15.12)] para v 5 v>k. b) Explique porqué la relación v 5 v>k para ondas viajeras también es válida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.34 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.34 Los antinodos adyacentes de una onda estacionaria en una cuerda están separados 15.0 cm. Una partícula en un antinodo oscila enmovimiento armónico simple con amplitud de 0.850 cm y periodo de0.0750 s. La cuerda está en el eje…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.33 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.33 Ciertas ondas estacionarias en un alambre se describen con laecuación (15.28), si ASW 5 2.50 mm, v 5 942 rad>s, y k 5 0.750prad>m. El extremo izquierdo del alambre está en x 5 0. ¿A qué distancias de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.32 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.32 Dos ondas viajeras que se mueven por una cuerda son idénticas,excepto que sus velocidades son opuestas. Obedecen la ecuacióndonde el signo más-menos del argumento depende de la dirección en que viaje la onda. a) Demuestre quela cuerda que vibra…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.31 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.31 Interferencia de pulsos rectangulares. La figura 15.35muestra dos pulsos ondulatorios rectangulares en una cuerda estirada,que viajan uno hacia el otro. Su rapidez es de 1.00 mm>s y su peso y suanchura se muestran en la figura. Los bordes…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.30 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.30 Dos pulsos se desplazan en sentidos opuestos a 1.0 cm>s enuna cuerda tensada, como se ilustra en la figura 15.34. Cada cuadrorepresenta 1.0 cm. Dibuje la forma de la cuerda al final de a) 6.0 s,b) 7.0 s,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.29 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.29 Suponga que el pulso que viaja hacia la izquierda en el ejercicio 15.28 está debajo del nivel de la cuerda sin estirar y no por encima.Trace los mismos dibujos que realizó para ese ejercicio.   Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.28 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.28 Interferencia de pulsos triangulares. Dos pulsos ondulatorios triangulares viajan uno hacia el otro por una cuerda estirada, como se muestra en la figura 15.33. Los pulsos son idénticos y viajan a2.00 cm>s. Los bordes delanteros de los pulsos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.27 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.27 Reflexión. Un pulso ondulatorio en una cuerda tiene las dimensiones que se muestran en la figura 15.32 en t 5 0. La rapidezde la onda es de 5.0 m>s. a) Si el punto O es un extremo fijo,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.26 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.26 Reflexión. Un pulso de onda en una cuerda tiene las dimensiones que se muestran en la figura 15.31 en t 5 0. La rapidez de la onda es de 40 cm>s. a) Si el punto O es un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.25 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.25 ¿Cuánta potencia total desarrolla la sirena del ejemplo 15.5?   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u otra solución que agregar?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.24 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.24 Imagine que un compañero con dotes matemáticas le dice quela función de onda de una onda viajera en una cuerda delgada es y(x, t)5 2.30 mm cos[(6.98 rad>m)x 1 (742 rad>s)t]. Usted, que es una persona más práctica,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.23 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.23 Desarrollo de energía. Imagine que efectúa mediciones y determina que se están propagando ondas sonoras igualmente en todasdirecciones desde una fuente puntual y que la intensidad es de 0.026W>m2 a una distancia de 4.3 m de la fuente. a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.22 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.22 Umbral del dolor. Imagine que investiga un informe del aterrizaje de un OVNI en una región despoblada de Nuevo México, y encuentra un objeto extraño que radia ondas sonoras uniformemente entodas direcciones. Suponga que el sonido proviene de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.21 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.21 Cuando despega un avión a propulsión, produce un sonido conintensidad de 10.0 W>m2 a 30.0 m de distancia. Usted prefiere el tranquilo sonido de la conversación normal, que es de 1.0 mW>m2. Suponga que el avión se comporta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.20 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.20 Un alambre de piano con masa de 3.00 g y longitud de 80.0 cmse estira con una tensión de 25.0 N. Una onda con frecuencia de 120.0Hz y amplitud de 1.6 mm viaja por el alambre. a) Calcule la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.19 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.19 Un oscilador armónico simple en el punto x 5 0 genera una onda en una cuerda. El oscilador opera con una frecuencia de 40.0 Hz yuna amplitud de 3.00 cm. La cuerda tiene una densidad lineal de masade…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.18 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.18 Cuerda pesada. Si en el ejemplo 15.3 (sección 15.4) no despreciamos el peso de la cuerda, ¿qué rapidez tiene la onda a) en la basede la cuerda? b) ¿En la parte media? c) ¿En la parte superior?  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.17 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.17 Un alambre delgado de 75.0 cm tiene una masa de 16.5 g. Unextremo está amarrado a un clavo y el otro extremo está amarradoa un tornillo que puede ajustarse para variar la tensión en el alambre.a) ¿A qué…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.16 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.16 Una cuerda de 1.50 m y que pesa 1.25 N está atada al techopor su extremo superior, mientras que el extremo inferior sostieneun peso W. Cuando usted da un leve pulso a la cuerda, las ondasque viajan hacia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.15 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.15 Un extremo de una cuerda horizontal se conecta a una puntade un diapasón eléctrico que vibra a 120 Hz. El otro extremo pasapor una polea y sostiene una masa de 1.50 kg. La densidad lineal demasa de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.14 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.14 ¿Con qué tensión debe estirarse una cuerda de 2.50 m de longitud y masa de 0.120 kg para que ondas transversales con frecuencia de40.0 Hz tengan una longitud de onda de 0.750 m?   Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.13 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.13 Una onda transversal que viaja en una cuerda tiene amplitud de0.300 cm, longitud de onda de 12.0 cm y rapidez de 6.00 cm>s y se representa con y(x, t) del ejercicio 15.12. a) En el tiempo t 5…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.12 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.12 Rapidez de propagación contra rapidez de partículas. a) Demuestre que la ecuación (15.3) puede escribirse comob) Use y(x, t) para obtener una expresión para la velocidad transversal vy de una partícula de la cuerda en la que viaja…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.11 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.11 Una onda senoidal se propaga por una cuerda estirada en eleje x. El desplazamiento de la cuerda en función del tiempo se grafica en la figura 15.30 para partículas en x 5 0 y en x 5 0.0900…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.10 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.10 a) Para una onda en una cuerda descrita por y(x, t) 5 A cos(kx 2 vt), a) grafique y, vy y ay en función de x para t 5 0. b) Considere los siguientes puntos de la cuerda:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.9 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.9 ¿Cuál de las siguientes funciones satisfacen la ecuación de onda,ecuación (15.12)? a) b)c) d) Para la onda delinciso b), escriba las ecuaciones para la velocidad y la aceleracióntransversales de una partícula en el punto x.   Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.8 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.8 Una onda de agua que viaja en línea recta en un lago queda descrita por la ecuacióndonde y es el desplazamiento perpendicular a la superficie tranquiladel lago. a) ¿Cuánto tiempo tarda un patrón de onda completo en pasarpor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.7 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.7 Ciertas ondas transversales en una cuerda tienen rapidez de 8.00m>s, amplitud de 0.0700 m y longitud de onda de 0.320 m. Las ondasviajan en la dirección 2x, y en t 5 0 el extremo x 5 0 de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.6 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.6 La ecuación de cierta onda transversal esDetermine la a) amplitud, b) longitud de onda, c) frecuencia, d) rapidez de propagación y e) dirección de propagación de la onda   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.5 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.5 Luz visible. La luz es una onda, pero no una onda mecánica.Las cantidades que oscilan son campos eléctricos y magnéticos. Laluz que es visible para los seres humanos tiene longitudes de ondade entre 400 nm (violeta) y 700…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.4 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.4 Imágenes por ultrasonido. Se llama ultrasonido a las frecuencias más arriba de la gama que puede detectar el oído humano, esto es,aproximadamente mayores que 20,000 Hz. Se pueden usar ondas deultrasonido para penetrar en el cuerpo y producir…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.3 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.3 ¡Tsunami! El 26 de diciembre de 2004 ocurrió un intenso terremoto en las costas de Sumatra, y desencadenó olas inmensas (untsunami) que provocaron la muerte de 200,000 personas. Gracias a lossatélites que observaron esas olas desde el espacio,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.2 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.2 Sonido audible. Siempre que la amplitud sea lo suficientemente grande, el oído humano puede responder a ondas longitudinales dentro de un intervalo de frecuencias que aproximadamente va delos 20.0 Hz a los 20.0 kHz. a) Si usted tuviera…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.1 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.1 La rapidez del sonido en aire a 20 °C es de 344 m>s. a) Calcule la longitud de onda de una onda sonora con frecuencia de 784 Hz, que corresponde a la nota sol de la quinta octava…