Solucionarios

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.80 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.80 Ondas longitudinales en un resorte. Suele usarse un resortelargo blando (como SlinkyTM) para demostrar las ondas longitudinales.a) Demuestre que si un resorte que obedece la ley de Hooke tienemasa m, longitud L y constante de fuerza la rapidez…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.79 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.79 Afinación de un violonchelo. Una violonchelista afina lacuerda C de su instrumento a una frecuencia fundamental de 65.4 Hz.La porción vibrante de la cuerda tiene una longitud de 0.600 m y unamasa de 14.4 g. a) ¿Con qué…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.78 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.78 Una pesada escultura de aluminio sólido se cuelga de un alambre de acero. La frecuencia fundamental para ondas estacionariastransversales en el alambre es de 250 Hz. Luego, la escultura (no elalambre) se sumerge totalmente en agua. a) Calcule…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.77 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.77 Ondas estacionarias combinadas. Una cuerda de guitarra delongitud L se puntea, de modo que la onda total producida es la sumade la fundamental y el segundo armónico. Es decir, la onda estacionaria está dada por:dondesiendo y a) ¿En…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.76 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.76 Resistencia al esfuerzo. Un hilo o una cuerda se rompen si sesomete a un esfuerzo de tensión excesivo [ecuación (11.8)]. Las cuerdas más gruesas pueden resistir una mayor tensión sin romperse porque, cuanto mayor sea el grosor, mayor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.75 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.75 Un alambre de acero, uniforme y cilíndrico, de 55.0 cm de largoy 1.14 mm de diámetro, está fijo por ambos extremos. ¿A qué tensióndebe ajustarse de manera que, cuando vibre en su primer sobretono,produzca la nota re sostenido…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.74 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.74 Una cuerda con ambos extremos fijos está vibrando en su tercerarmónico. Las ondas tienen una rapidez de 192 m>s y una frecuenciade 240 Hz. La amplitud de la onda estacionaria en un antinodo es de0.400 cm. a) Calcule…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.73 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.73 Una cuerda que está en el eje 1x tiene un extremo libre enx 5 0. a) Siguiendo pasos similares a los usados para deducirla ecuación (15.28), demuestre que una onda viajera incidente de laforma da lugar a una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.72 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.72 a) Las ondas roja y azul de la figura 15.20 se combinan demodo que el desplazamiento de la cuerda en O siempre es cero. Conla finalidad de demostrarlo matemáticamente para una onda de formaarbitraria, considere una onda que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.71 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.71 Como se muestra en el ejercicio 15.35, una onda estacionariadada por la ecuación (15.28) satisface la ecuación de onda [ecuación(15.12)]. a) Demuestre que una onda estacionaria dada por la ecuación (15.28) también satisface la ecuaciónInterprete esta ecuación en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.70 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.70 Una cuerda de guitarra vibra en su modo fundamental, con nodos en sus extremos. La longitud del segmento de cuerda que vibra libremente es de 0.386 m. La aceleración transversal máxima de unpunto en el punto medio del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.69 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.69 Nodos de tendedero. El primo Morton está jugando otra vezcon la cuerda del ejemplo 15.2 (sección 15.3). Un extremo está sujetoa un poste vertical. Morton sostiene con la mano el otro extremo y produce ondas relativamente lentas, de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.68 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.68 Una cuerda de 50.0 cm de longitud vibra sometida a una tensión de 1.00 N. La figura 15.39 muestra cinco imágenes estroboscópicas sucesivas de la cuerda. La lámpara produce 5000 destellos porminuto y las observaciones revelan que el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.67 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.67 Un alambre metálico, con densidad r y módulo de Young Y, seestira entre soportes rígidos. A una temperatura T, la rapidez de unaonda transversal es v1. Si se aumenta la temperatura a T 1 DT, la rapidez disminuye…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.66 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.66 Potencia instantánea en una onda. a) Dibuje una gráfica dey(x, t) dada por la ecuación (15.7) como función de x para un instantedado t (digamos, t 5 0). En los mismos ejes, grafique la potencia instantánea P(x, t)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.65 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.65 Una onda senoidal transversal viaja por una cuerda de longitud8.00 m y masa 6.00 g. Su rapidez es de 30.0 m>s y su longitud de ondaes de 0.200 m. a) ¿Qué amplitud debe tener la onda para que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.64 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.64 Energía en un pulso triangular. Un pulso ondulatorio triangular en una cuerda tensada viaja en la dirección 1x con rapidez v.La tensión en la cuerda es F y la densidad lineal de masa de la cuerdaes m. En…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.63 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.63 a) Demuestre que la ecuación (15.25) también puede escribirsecomo donde k es el número de la onda. b) Si la tensión F en la cuerda se cuadruplica mientras la amplitud A se mantieneconstante, ¿cómo deberán cambiar k y v…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.62 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.62 La ecuación (15.7) para una onda senoidal puede hacerse másgeneral incluyendo un ángulo de fase f, donde 0 #f# 2p (en radianes), de modo que la función de onda y(x, t) se convierte ena) Dibuje la onda en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.61 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.61 Ondas de forma arbitraria. a) Explique por qué cualquieronda descrita por una función de la forma semueve en la dirección 1x con rapidez v. b) Demuestre quesatisface la ecuación de onda, sea cual fuere laforma funcional de f.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.60 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.60 Un alambre de cobre vertical, de 1.20 m de largo y de calibre 18(diámetro de 1.024 mm) tiene atada en uno de sus extremos una esferade 100.0 N. a) ¿Cuál es la longitud de onda del tercer armónico…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.59 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.59 Ondas bidimensionales. Una cuerda está estirada en el eje x.Se le desplaza en las direcciones y y z, de modo que el desplazamientotransversal de la cuerda está dado pora) Dibuje una gráfica de z contra y para una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.58 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.58 Se produce una sucesión continua de pulsos ondulatorios senoidales en un extremo de una cuerda muy larga, y los pulsos viajan a lolargo de la cuerda. La onda tiene una frecuencia de 40.0 Hz, amplitudde 5.00 mm y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.57 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.57 Onda no senoidal. En la figura 15.38, se muestra la forma deuna onda en una cuerda en un instante específico. La onda se propagaa la derecha, en la dirección 1x. a) Determine la dirección de la velocidad transversal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.56 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.56 Un alambre de 5.00 m y 0.732 kg se utiliza para sostener dospostes uniformes de 235 N con igual longitud (figura 15.37). Supongaque, en esencia, el alambre es horizontal y que la rapidez del sonido esde 344 m>s.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.55 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.55 Cuando hay una onda transversal senoidal en una cuerda, laspartículas de la cuerda están en MAS. Éste es el mismo movimientoque el de una masa m unida a un resorte ideal con constante de fuerza cuya frecuencia angular…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.54 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.54 Hormiga en ingravidez. Una hormiga con masa m está parada tranquilamente sobre una cuerda horizontal, con masa por unidad de longitud m, estirada mediante una tensión F. De repente, suprimo Morton comienza a propagar por la cuerda una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.53 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.53 Juego de feria para hormigas. Imagine que tiene comomascota una hormiga llamada Chepina (masa m) y la coloca sobre unacuerda horizontal estirada, a la que se aferra. La cuerda tiene masa My longitud L, y está sometida a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.52 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.52 Una viga irregular de 1750 N cuelga horizontalmente del techoamarrada por sus extremos mediante dos alambres verticales (A y B),cada uno de los cuales mide 1.25 cm de longitud y pesa 2.50 N. El centro de gravedad de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.51 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.51 Tres trozos de cuerda, todos con longitud L, se atan extremo conextremo para formar una cuerda combinada de longitud 3L. La masapor unidad de longitud de los tres trozos es, respectivamente, ml, m2 54m1 y m3 5 m1>4.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.50 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.50 La ecuación de una onda transversal que viaja por una cuerda esa) Calcule la amplitud, la longitud de onda, la frecuencia, el periodo yla rapidez de propagación. b) Dibuje la forma de la cuerda en los siguientes valores…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.49 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.49 Una onda senoidal transversal con amplitud de 2.50 mm y longitud de onda de 1.80 m viaja de izquierda a derecha por una cuerdalarga y estirada horizontal, con rapidez de 36.0 m>s. Tome como origen el extremo izquierdo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.48 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.48 Ondas en una vara. Una vara flexible de 2.0 m de longitudno está fija de ningún modo y está libre para vibrar. Elabore dibujosclaros de esta vara cuando vibra en sus primeros tres armónicos, y luego utilice sus…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.47 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.47 Cuerda de guitarra. Una de las cuerdas de 63.5 cm de unaguitarra ordinaria se afina para producir la nota B3 (frecuencia de 245Hz) vibrando en su modo fundamental. a) Calcule la rapidez de las ondas transversales en esta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.46 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.46 a) Una cuerda horizontal atada en ambos extremos vibra ensu modo fundamental. Las ondas viajeras tienen rapidez v, frecuencia f, amplitud A y longitud de onda l. Calcule la velocidad y laaceleración transversales máximas de puntos situados a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.45 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.45 La porción de una cuerdade cierto instrumento musical queestá entre el puente y el extremosuperior del batidor (o sea, la porción que puede vibrar libremente)mide 60.0 cm y tiene una masa de2.00 g. La cuerda produce una nota…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.44 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.44 Una cuerda de cierto instrumento musical mide 75.0 cm de longitud y tiene una masa de 8.75 g. Se toca en una habitación donde larapidez del sonido es de 344 m>s. a) ¿A qué tensión debe ajustarsela cuerda…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.43 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.43 Considere otra vez la cuerda y la onda viajera del ejercicio15.24. Suponga que los extremos de la cuerda se mantienen fijos, yque tanto esta onda como la onda reflejada viajan por la cuerda endirecciones opuestas. a) Determine la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.42 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.42 La función de onda de una onda estacionaria esPara las dos ondasviajeras que forman esta onda estacionaria, determine a) la amplitud;b) la longitud de onda; c) la frecuencia; d) la rapidez; e) las funciones de onda. f) Con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.41 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.41 La forma de una cuerda delgada tensa que está atada por ambosextremos y oscila en su tercer armónico se describe con la ecuacióndonde el origen está en el extremo izquierdo de la cuerda, el eje x está a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.40 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.40 Un afinador de pianos estira un alambre de piano de acerocon una tensión de 800 N. El alambre tiene 0.400 m de longitudy una masa de 3.00 g. a) Calcule la frecuencia de su modo fundamental de vibración.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.39 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.39 Un alambre con masa de 40.0 g está estirado de modo que susextremos están fijos en puntos separados 80.0 cm. El alambre vibra ensu modo fundamental con frecuencia de 60.0 Hz y amplitud en los antinodos de 0.300…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.38 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.38 Una cuerda de 1.50 m de largo se estira entre dos soportes conuna tensión que hace que la rapidez de las ondas transversales sea de48.0 m>s. ¿Cuáles son la longitud de onda y la frecuencia de a) la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.37 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.37 Sean y A cos (k2 x 2dos soluciones de la ecuación de onda (ecuación 15.12) para lamisma v. Demuestre que también es unasolución de la ecuación de onda   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.36 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 15.36 Dé los detalles de la deducción de la ecuación (15.28) a partir de   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u…

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…