Ejercicios complementarios # 4 ONDAS SONORAS1. Ejercicios: Libro de Fsica para Ingeniera y Ciencias. H. Ohanian y J. Markert, (Tercera edicin) 17-13 17-15 17-17 17-19 17-21 17-22 17-24 17-39 17-47 17-49 17-56 17-59 17-65 17-81 17-82 17-83 17-84 17-89

2. En un punto una onda sonora tiene una amplitud de presin mxima de 0,1 Pa. Calclese: (a) Nivel de intensidad de la onda. (b) Nivel de intensidad si la onda, con la misma amplitud de presin viaja ahora por el agua. Datos: vaire = 340 m/s, aire =1,293 Kg/m3 vagua= 1450 m/s, agua = 1000 Kg/m3 (a) =73,57 dB (b) =38,37 dB , 3. La msica en un bar produce un nivel de intensidad sonora de 80 dB. Cuando la puerta del bar est cerrada, en la calle el rumor del trfico produce un nivel de intensidad sonora de 65 dB. Calclese el nivel de presin sonora que se percibir en la calle cuando se abre la puerta del bar. Solucin: 80,14 dB 4. Supongamos que recibimos sonido de cinco fuentes de ruido incoherentes. Cuatro de ellas producen el mismo nivel de presin sonora (1 ), mientras que la quinta tiene un nivel 2 1 . Se observa que cuando las cinco estn en funcionamiento el nivel de presin sonora resultante es de 73,6 dB. Si slo funcionan cuatro se observa que hay dos posibilidades: en un caso el nivel de presin sonora resultante es de 72,9 dB, mientras que en el otro el nivel es de 71,0 dB. A partir de estas observaciones obtnganse los valores de 1 y 2 . Solucin: 1 = 64,98 dB, 2 = 70,02 dB 5. En una calle el ruido de fondo debido al trfico tiene un nivel de intensidad de 88 dB, y cuando funciona cierta mquina (1) sube hasta 93 dB. En otra calle el ruido de fondo es 81 dB y cuando funciona otra mquina (2) sube hasta 87 dB. Determnese, en ausencia de ruido de fondo, cul sera el nivel de intensidad producido por cada una de las mquinas. Solucin: 1 = 91,3 dB, 1 = 85,7 dB 6. Si el cristal de una ventana absorbe el 20 % de la potencia del sonido que se produce en la calle, En cuntos dB reduce su nivel de intensidad? Solucin: = 0,97 7. El nivel de ruido en un aula vaca es de 40 dB. Cuando 100 alumnos se encuentran realizando un examen, los sonidos asociados con la escritura, la respiracin, etc., elevan el nivel sonoro ambiental a 60 dB (no se tienen en cuenta los carraspeos accidentales y otros ruidos espordicos de nivel elevado). Suponiendo que cada alumno contribuye al ruido global con el mismo valor, hallar el nivel de ruido de la sala cuando quedan 50 alumnos. Solucin: 50 = 57 dB

8. Hallar los valores de las tres primeras frecuencias propias de vibracin de la columna de aire que hay dentro de un tubo de L= 3,4 m cerrado por un extremo y abierto por el otro. La temperatura del aire es de 20o C y su masa molecular Maire = 29,1 g/mol. Solucin: f 1 = 25,17 Hz, f 2 = 75,52 Hz, f 3 = 125,85 Hz 9. Se tiene un tubo acstico de 1 m de longitud y abierto por ambos extremos. (a) Cul ser la frecuencia fundamental del sonido emitido por dicho tubo si la temperatura del aire es de 18o C y su masa molecular Maire=29,1 g/mol. (b) Supongamos que queremos utilizar el tubo como termmetro. Para ello la frecuencia fundamental a la que emite es analizada a intervalos de tiempo, y a partir de ella se deduce el valor de la temperatura. Hallar la expresin que permite hallar la temperatura en funcin de la frecuencia que emite el tubo Solucin: (a) 170,5 Hz. (b) T = 0,01 2 (en K) 10. Una cuerda de un instrumento musical se sustituye por otra del mismo material pero de dimetro doble. En cuntas veces debe aumentarse la tensin de la cuerda para que produzca la misma nota? Solucin: 4 veces 11. Consideremos un instrumento de viento que emite una nota de frecuencia f 0 = 100 Hz. Supngase el mismo instrumento en las mismas condiciones de presin y temperatura pero sonando en una atmsfera de helio. Calclese la frecuencia que emitir ahora el instrumento. Datos: aire = 1,4. Maire = 29,1 g/mol. helio = 1,66. Mhelio= 4 g/mol Solucin: helio = 294,6 Hz 12. Un coche A, provisto de una sirena de 500 Hz, circula por una carretera rectilnea a 54 km/h perseguido por un coche B, provisto de una sirena de 400 Hz, que circula a 72 km/h. Calcular: (a) La frecuencia percibida por el conductor del coche A correspondiente al sonido emitido por la sirena del coche B. (b) La frecuencia percibida por el conductor del coche B correspondiente al sonido emitido por la sirena del coche A. (c) Repetir los apartados anteriores una vez que el coche B ha adelantado al coche A. Dato: Velocidad del sonido en el aire 340 m/s. Solucin: (a) 406,25 Hz. (b) 507,04 Hz. (c) 394,40 Hz y 492,31 Hz. 13.Un estudiante deja caer un diapasn que vibra a 440 Hz por el hueco de un ascensor de un edificio muy alto. Cuando el estudiante oye una frecuencia de 400 Hz, qu distancia ha recorrido el diapasn? Solucin: 60.4 m