1 Bienaventurados los de limpio corazn, porque ellos vern a Dios. Mateo 5:8THE ANTOFAGASTA BAPTIST COLLEGE Profesor: Jos Tapia T.

N OTA:

Subsector: Fsica Nivel: NM1 Ao: 2011

Nombre y apellidos:Fecha: ____/____/___

________________________________________________________________________ ______

Curso:

Nlista: _____

Puntaje __46___

total: Puntaje obtenido: ______

Contenidos: Ondas mecnicas, electromagnticas, longitudinales, transversales, estacionarias, viajeras. Difraccin, resonancia, efecto Doppler, longitud de onda, amplitud, nodos, antinodos, rapidez de propagacin, frecuencia y perodo de una onda .Instrucciones generales Esta prueba tiene un nivel de exigencia 65% En item de seleccin mltiple, en el caso que corresponda, NO se aceptan respuestas sin desarrollo Use lpiz grafito 1.- Una onda ultrasnica de 100 kHz viaja a travs del aire a 340 m/s y se refracta hacia cierto medio, aumentando su velocidad al doble. Cul es el valor de la longitud de onda de esta perturbacin en el segundo medio de propagacin? 2 puntos a) 0,0034 m b) 0,0017 m c) 0,0068 m d) 34.000 m e) 6.800.000 m 2.- En una cuerda de 9 metros de largo, se generan ondas estacionarias de tal forma que se observan 4 nodos (incluyendo los extremos de la cuerda). Si las ondas se producen con una frecuencia de 8 Hz, con qu rapidez se propagan las ondas en la cuerda? 2 puntos a) 6 m/s b) 8 m/s c) 9 m/s d) 18 m/s e) 48 m/s

3.- Las ondas estacionarias se producen por la superposicin entre las ondas incidentes y su reflexin en un medio acotado. En las cuerdas, normalmente se establecen ondas estacionarias, como la que se ilustra en la figura. 2 puntos Si la distancia entre los extremos fijos de la cuerda es 60 centmetros y hay, incluidos los extremos, 4 puntos estacionarios o nodos, cul es la longitud de onda de las ondas que interfieren en la cuerda? a) b) c) d) e) 20 cm 40 cm 60 cm 80 cm 100 cm

2

4.- En una onda, el valor de la velocidad de propagacin depende de la: 1 punto I. Amplitud. II. Longitud de onda. III. Frecuencia. a) Slo I 5.I. II. III. b) Slo II c) Slo III d) I y II e) II y III 1 punto Las ondas mecnicas transportan materia y las electromagnticas no. El sonido es una onda bidimensional. La frecuencia es el tiempo que tarda una onda en cumplir un ciclo Principio del formulario a) Slo I b) Slo II c) Slo III d) I y II e) Ninguna

A continuacin se hacen algunas afirmaciones en relacin a las ondas:

Es(son) verdadera(s)

6.- Una onda en una cuerda se propaga con una velocidad de 18 m/s. Si el perodo de la onda es de 0,8 s. Cul ser su longitud de onda?: 2 puntos a) 0,44 m b) 1,44 m c) 2,25 m d) 14,4 m e) 22,5 m 7.- El sonar de los murcilagos requiera que la longitud de onda del sonido que emiten, sean, a lo menos, del tamao de su presa. Entonces, si la rapidez del sonido es de 350 m/s, la frecuencia mxima necesaria de un chillido de murcilago para detectar una mosca de 5 mm es: (sugerencia pasar de mm a metros). 2 puntos a) 7 Hz b) 70 Hz c) 1.750 Hz d) 70 kHz e) 7 kHz 8.- Una onda se propaga a lo largo de una cuerda, de modo que en 0,5 segundos recorre 18 metros, como lo indica la figura. Entonces, su longitud de onda medida en metros, es: 2 puntos a) 36 b) 18 c) 12 d) 9 e) 6

9.- La frecuencia de la onda del problema anterior (N 8) es: 2 puntos a) b) c) d) 1,5 Hz 3 Hz 4,5 Hz 6 Hz

3 e) 9 Hz

10.- Cuando el sonido pasa del aire al agua, qu sucede con su frecuencia y longitud de onda? 1 punto Frecuencia a) b ) c) d ) e ) Permanece igual Disminuye Permanece igual Aumenta Todas las anteriores son falsas Longitud de onda Disminuye Aumenta Aumenta Disminuye

11.- Cul (es) de las siguientes magnitudes vara por efectos del fenmeno de difraccin? 1 punto I. Frecuencia. II. Longitud de onda III. Rapidez de propagacin a) Slo I b) Slo II c) Slo III d) II y III e) Ninguna de los anteriores 1 punto a) b) c) d) e) El aire El agua Los slidos Un medio elstico Ninguna de las anteriores

12.- Las ondas mecnicas no se pueden desplazar en:

13.- Una onda longitudinal de 90 Hz tiene una longitud de onda de 2 metros, con qu rapidez se propaga? 2 puntos a) 1/45 m/s b) 45 m/s c) 90 m/s d) 180 m/s e) 340 m/s 14.- Si un sonido producido en un submarino pasa desde el agua hacia el aire , entonces su: 1 punto a) rapidez de propagacin permanece constante b) perodo aumenta c) longitud de onda disminuye d) tono aumenta e) tono disminuye 15.- Las ondas estacionarias son muy frecuentes en los sonidos generados por los diferentes instrumentos musicales. La figura representa una onda estacionaria en una cuerda en que los extremos estn fijos. Si la longitud de onda es 18 cm, cul es el valor de la la longitud de la cuerda? 2 puntos

4 a) b) c) d) e) 9 cm 18 cm 27 cm 36 cm 47 cm

16.- Las ondas que carecen de un perodo definido de oscilacin se denominan: 1 punto a) b) c) d) e) Ondas peridicas. Ondas mecnicas. Ondas no peridicas. Ondas transversales. Ondas mixtas.

17.- Al igual que los fenmenos sonoros, la luz puede ser descrita mediante un modelo ondulatorio, lo que permite establecer algunas similitudes entre luz y sonido. Sin embargo, tambin se observan importantes diferencias. Cul de las siguientes opciones seala una diferencia entre sonido y luz 1 punto a) El sonido se difracta y la luz no. b) La luz puede propagarse en el vaco y el sonido no. c) La luz se refleja y el sonido no. d) El sonido se superpone o interfiere y la luz no. e) La luz se refracta y el sonido no. 18.- Al pescador en el bote descrito, le pasan al lado 3 montes consecutivos de onda, cada 2 segundos. Determina la frecuencia de la onda 2 puntos a) 0,1 Hz b) 2 Hz c) 1 Hz d) 3 Hz e) Ninguna de las anteriores

19.- Respecto de las ondas longitudinales se afirma lo siguiente: 1 punto I. II. III. Son solamente mecnicas No requieren de un medio material para propagarse Se propagan en forma perpendicular a la direccin de las oscilaciones Principio del formulario a) Slo I b) Slo II c) Slo III d) I y III e) II y III

Es o son verdadera (s):

20.- Un nio mueve transversalmente una cuerda de 20 metros, con una frecuencia de 3 Hz. Si los pulsos viajan a travs de la cuerda con una rapidez de 12 m/s. cuntos pulsos completos (vibraciones) caben en la cuerda? 2 puntos a) 80 b) 5 c) 0,2 d) 1,8 e) 1/1,8 21.- El fenmeno de la resonancia no slo est presente en la msica, sino que en varias situaciones presentes en nuestra vida cotidiana, incluso catstrofes. Qu caracterstica deben poseer dos objetos para que puedan formar un sistema resonante? 1 punto

5 a) b) c) d) e) Ser del mismo material. Poseer la misma forma. Poseer la misma frecuencia natural de vibracin. Estar en las mismas condiciones (temperatura, presin, etc.) Emitir sonidos de igual timbre al vibrar.

22.- Segn la clasificacin de las ondas. Cul de de las siguientes alternativas es falsa? 1 punto a) Una onda mecnica se propaga en medios materiales. b) Una onda electromagntica se puede propagar en el vaco. c) Una onda viajera se propaga en un solo sentido. d) Una onda estacionaria no propaga energa. e) En la onda longitudinal, las partculas oscilan en la direccin de la propagacin 23.- La figura representa una onda estacionaria generada en una cuerda. Respecto de ella, podemos sealar que: 2 puntos a) Entre A y B hay 3 longitudes de onda b) La longitud de onda es de 8 cm c) Su amplitud es de 4 cm d) La frecuencia es de 10 Hz e) La longitud de onda es de 20 cm 24.- Se deja caer suavemente un pequeo trozo de piedra a un estanque con agua en reposo, se produce una perturbacin (onda) que se transmite por su superficie. A cierta distancia se encuentra flotando un trozo de corcho. Cuando la perturbacin llega al corcho, este: 1 punto a) Es arrastrado por la onda. b) Se adelanta al movimiento de la onda c) Sube y baja quedando finalmente en la posicin original. d) Tiene un movimiento oscilatorio en direccin horizontal. e) Empieza a desplazarse en torno al punto donde se dej caer la piedra 25.- Las ondas se pueden clasificar de acuerdo a diferentes criterios. El sonido que omos habitualmente y que se propaga por el aire corresponde a una onda. 1 punto a) Mecnica y longitudinal b) Mecnica y transversal c) Electromagntica y longitudinal d) Electromagntica y transversal e) Electromagntica y estacionaria 26.- Para aumentar la rapidez del sonido a travs de un gas confinado en una cmara hermtica, es posible: 1 punto a) Aumentar la frecuencia del sonido b) Variar las dimensiones de la habitacin c) Aumentar la longitud de onda del sonido. d) Variar el timbre del sonido. e) Aumentar la elasticidad del gas. 27.- Si la longitud de onda sonora en un medio X es de 2 m, y en un medio Y el mismo sonido se propaga con una longitud de onda de 8 m. En ambos medios la frecuencia no vara. La relacin entre la velocidad de la onda en el medio X respecto al medio Y, es: 2 puntos a) 2 : 3

6 b) c) d) e) 1:2 1:1 1:4 3:4

28.- Respecto del sonido generado por un violn, se afirma que: 1 punto I. la altura del sonido depende de la amplitud de la onda sonora. II. la forma de las ondas emitidas est determinada por la forma del violn. III. la velocidad de las ondas depende la frecuencia con que vibren las cuerdas. Es (son) correcta (s): a) Slo I b) Slo II c) Slo III d) I y II e) II y III

ITEM II, Marque con un V si la afirmacin es correcta y una F si la respuesta es falsa, Nota: las respuestas falsas se justifican 5 puntos ( 0,5 c/u)

1.____ Resonancia, es la propiedad que tienen algunos cuerpos de ponerse a vibrar cuando en sus cercanas se emite el sonido que ellos son capaces de producir 2.____ Cuando una onda se transmite permite el ingreso de la onda a travs de un nuevo medio, puede suceder que la onda se refracte. 3.____Si una onda incidente se transmite de un medio a otro, entonces la onda del nuevo medio cambia de rapidez y adems de frecuencia 4. El fenmeno de reflexin se puede dar tambin en las ondas sonoras, siempre y cuando estas encuentran una superficie dura en su camino. 5._____Los ultrasonidos tienen frecuencias mayores a 20.000 hz 6._____Las ondas de los temblores son infrasnicas 7._____Las ondas estacionarias resultan de una combinacin de dos ondas viajeras, y en el cual, la onda incidente al chocar con una superficie dura y en un punto fijo, tiene la propiedad de reflejarse 8.____De acuerdo al sentido de propagacin, las ondas se clasifican en ondas viajeras y estacionarias 9.____Supongamos que usted, emita un sonido y se propaga en el interior de la Catedral Antofagasta, entonces esta onda tiene la propiedad de la reflexin del sonido. 10.____Si la onda incidente choca con un nuevo medio y llega formando un ngulo respecto a la perpendicular, entonces al transmitirse al otro medio cambia la direccin de su propagacin, a este fenmeno de le conoce como refraccin de la onda.

7

Respuestas_ 1,2,3,4,5, 6. 1 medio, Ondas ao 2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 c e b e e d d c b c e e 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 d c d c b c a b c d b c 25 26 27 28 a e d b

Respuestas: 1.- Una onda ultrasnica de 100 kHz viaja a travs del aire a 340 m/s y se refracta hacia cierto medio, aumentando su velocidad al doble. Cul es el valor de la longitud de onda de esta perturbacin en el segundo medio de propagacin? Solucin: V = 340 m/s 2 = 680 m/s Longitud de onda : = V = 680 m/s___ = 0,0068 m f 100 1000/s

2.- En una cuerda de 9 metros de largo, se generan ondas estacionarias de tal forma que se observan 4 nodos (incluyendo los extremos de la cuerda). Si las ondas se producen con una frecuencia de 8 Hz, con qu rapidez se propagan las ondas en la cuerda?

Solucin: Longitud de onda :

= Longitud de la cuerda = 9 m = 6 m N de vibraciones 1,5

Rapidez de propagacin: V =

f = 6 m 8 = 48 m/s s

3.- Las ondas estacionarias se producen por la superposicin entre las ondas incidentes y su reflexin en un medio acotado. En las cuerdas, normalmente se establecen ondas estacionarias, como la que se ilustra en la figura. Si la distancia entre los extremos fijos de la cuerda es 60 centmetros y hay, incluidos los extremos, 4 puntos estacionarios o nodos, cul es la longitud de onda de las ondas que interfieren en la cuerda? a) b) c) d) e) 20 cm 40 cm 60 cm 80 cm 100 cm = Longitud de la cuerda 60 cm = 40 cm

Solucin: Longitud de onda :

8 N de vibraciones 1,5

6.- Una onda en una cuerda se propaga con una velocidad de 18 m/s. Si el perodo de la onda es de 0,8 s. Cul ser su longitud de onda?: a) b) c) d) e) 0,44 m 1,44 m 2,25 m 14,4 m 22,5 m = V T = 18 m/s 0,8 s = 14,4 m

Solucin: Longitud de onda :

7.- El sonar de los murcilagos requiera que la longitud de onda del sonido que emiten, sean, a lo menos, del tamao de su presa. Entonces, si la rapidez del sonido es de 350 m/s, la frecuencia mxima necesaria de un chillido de murcilago para detectar una mosca de 5 mm es:: 2 puntos a) 7 Hz b) 70 Hz c) 1.750 Hz d) 70 kHz e) 7 kHz Solucin: Sea V = 350 m/s , 1 m = 1.000 mm V = 350 (1.000 mm) = 350.000 mm/s s , longitud de onda: = 5 mm

frecuencia: f = V = 350.000 mm/s = 70.000/s = 70 kHz 5 mm 8.- Una onda se propaga a lo largo de una cuerda inextensible, de modo que en 0,5 s recorre 18 m como indica la figura. Entonces su longitud de onda es:

Solucin: Longitud de onda:

= Longitud de la cuerda = 18 m = 12 m N de vibraciones 1,5

9.- La frecuencia de la onda del problema anterior (N 8) es: a) b) c) d) e) 1,5 Hz 3 Hz 4,5 Hz 6 Hz 9 Hz

Solucin: frecuencia: f = N de vibraciones = 1,5_ = 3 Hz Tiempo 0,5 s 13.- Una onda longitudinal de 90 Hz tiene una longitud de onda de 2 metros, con qu rapidez se propaga? Solucin: Rapidez de propagacin: V =

f = 2 m 90 = 180 m/s s

9

15.- Las ondas estacionarias son muy frecuentes en los sonidos generados por los diferentes instrumentos musicales. La figura representa una onda estacionaria en una cuerda en que los extremos estn fijos. Si la longitud de onda es 18 cm, cul es el valor de la la longitud de la cuerda? 2 puntos a) 9 cm b) 18 cm c) 27 cm d) 36 cm e) 47 cm

Solucin: N de vibraciones= 2 ;

longitud de onda: = 18 cm

Longitud de la cuerda: L = (N de vibraciones) = 18 cm 2 = 36 cm 18.- Al pescador en el bote descrito, le pasan al lado 3 montes consecutivos de onda, cada 2 segundos. Determina la frecuencia de la onda 2 puntos a) 1 Hz b) 2 Hz c) 0,1 Hz d) 3 Hz e) Ninguna de las anteriores

Solucin: N de ciclos = 2 Tiempo: 2 s Frecuencia: f = N de ciclos tiempo f= 2__ = 1 = 1 Hz 2s s

20.- Un nio mueve transversalmente una cuerda de 20 metros, con una frecuencia de 3 Hz. Si los pulsos viajan a travs de la cuerda con una rapidez de 12 m/s. cuntos pulsos completos (vibraciones) caben en la cuerda? 2 puntos a) 80 b) 5 c) 0,2 d) 1,8 e) 1/1,8 Solucin: V = F ; = Longitud de la cuerda = L N de vibraciones n ; V = 12 m/s , f = 3 Hz = 3 s

V = L F ; n de vibraciones: n = L f = 20 m 3/s = 5 pulsos completos N v 12 m/s

10

23.- La figura representa una onda estacionaria generada en una cuerda. Respecto de ella, podemos sealar que:

a) Entre A y B hay 3 longitudes de onda b) La longitud de onda es de 8 cm c) Su amplitud es de 4 cm d) La frecuencia es de 10 Hz e) La longitud de onda es de 20 cmA 20 cm se forman 2 longitud de onda, por lo que una longitud de onda es de: Respuesta correcta: Alternativa b.

27.- Si la longitud de onda sonora en un medio X es de 2 m, y en un medio Y el mismo sonido se propaga con una longitud de onda de 8 m. La relacin entre la velocidad de la onda en el medio X respecto al medio Y, es: 2 puntos a) 2 : 3 b) 1 : 2 c) 1 : 1 d) 1 : 4 e) 3 : 4

Solucin: longitud de onda x = x = 2 m ; y = y = 8 m Vx = x fx ; Vy = y fy Vx = x fx = 2 m = 1 = 1: 4 Vy ITEM II y f y 8m 4

;frecuencia: fx = fy

1._V___ Resonancia, es la propiedad que tienen algunos cuerpos de ponerse a vibrar cuando en sus cercanas se emite el sonido que ellos son capaces de producir 2.__V__ Cuando una onda se transmite permite el ingreso de la onda a travs de un nuevo medio, puede suceder que la onda se refracte. 3.__F____Si una onda incidente se transmite de un medio a otro, entonces la onda del nuevo medio cambia de rapidez y adems de frecuencia 4. v El fenmeno de reflexin se puede dar tambin en las ondas sonoras, siempre y cuando estas encuentran una superficie dura en su camino. 5.____V__Los ultrasonidos tienen frecuencias mayores a 20.000 hz 6.___v____Las ondas de los temblores son infrasnicas 7.___V___Las ondas estacionarias resultan de una combinacin de dos ondas viajeras, y en el cual, la onda incidente al chocar con una superficie dura y en un punto fijo, tiene la propiedad de reflejarse 8.___v__De acuerdo al sentido de propagacin, las ondas se clasifican en ondas viajeras y estacionarias

11

9.__V___Supongamos que usted, emita un sonido y se propaga en el interior de la Catedral Antofagasta, entonces esta onda tiene la propiedad de la reflexin del sonido. 10.__V__Si la onda incidente choca con un nuevo medio y llega formando un ngulo respecto a la perpendicular, entonces al transmitirse al otro medio cambia la direccin de su propagacin, a este fenmeno de le conoce como refraccin de la onda. 11.__F___El ser humano puede percibir ondas infrasnicas

Al introducir levemente una vez la punta del dedo en un recipiente que contiene agua en reposo, se produce una onda que al propagarse en la superficie del lquido produce: I) transporte de energa. II) una corriente de agua en la direccin de propagacin de la onda. III) oscilaciones verticales de un corcho flotando en el lquido. De las afirmaciones anteriores, es (son) correcta(s) A slo III. B slo I y II. C slo I y III. D slo II y III. E todas ellas. Alternativa C

12

3. Si una onda luminosa pasa del aire al agua, entonces su: A) longitud de onda disminuye. B) rapidez de propagacin aumenta. C) frecuencia disminuye. D) longitud de onda aumenta. E) frecuencia aumenta. Eje temtico: La Luz. Contenido: Propagacin de la luz. Tema:La luz como una onda. Curso: 1 Ao Medio. Clave: A. La velocidad de la luz vara segn la densidad del medio en el que viaje, por ejemplo, en el agua hay varios factores internos: Su pureza Su temperatura Su presin. Como ves, todos ellos le pegan a la densidad, y cada uno afecta al ndice de refraccin, por tanto, la densidad infiere en la velocidad en que la luz pasa a travs. Un factor externo: La longitud de onda.

La luz se ve afectada por ndices de refraccin distintos segn su color, el ndice de refraccin relaciona a la velocidad de la luz con el medio en el que se propaga. La velocidad de la luz cuando pasa con a transparente o translcido el medio material, como el cristal o el aire, es menos que su velocidad en un vaco. El cociente de la velocidad de la luz en el vaco al observado velocidad de la fase se llama ndice de refraccin del medio. Vea dispersin (la ptica). En relatividad general c sigue habiendo una constante importante del spacetime, no obstante los conceptos de la distancia, del tiempo, y por lo tanto velocidad no son siempre inequvoco definido debido a la curvatura del spacetime causada cerca gravitacin. Cuando est medido localmente, la luz en un vaco pasa siempre a observador en c.

2. Una onda de frecuencia 4 Hz que se propaga con rapidez 10 m/s en un medio P, pasa al medio Q donde su rapidez de propagacin es de 12 m/s. De acuerdo con esto se puede afirmar correctamente que I) el perodo de la onda en el medio Q es de 0,25 s. II) la longitud de onda en el medio P es 2,5 m. III) la longitud de onda en el medio Q es 1,2 m.

13 A) Slo I B) Slo II C) Slo III D) Slo I y II E) Slo I y III Eje temtico: El sonido. Contenido: Ondas y sonido. Tema:Longitud de onda y su relacin con la frecuencia y velocidad de propagacin. Curso: 1 Ao Medio. Clave: D. 24.- Al comparar dos ondas sonoras P y Q, desplazndose por el aire, se determina que la onda Q tiene mayor frecuencia que la onda P. Al respecto, cul de las siguientes afirmaciones es correcta? a) b) c) d) e) La onda Q posee mayor longitud de onda que la onda P. Ambas poseen igual longitud de onda. La onda P posee mayor longitud de onda que la onda Q. La onda Q tiene mayor rapidez que la onda P. La onda P tiene mayor rapidez que la onda Q.

19.- Al soplar en una flauta dulce para interpretar una meloda, las ondas sonoras que se producen dentro de una flauta son: a) b) c) d) e) Mecnicas, longitudinales y unidimensionales Mecnicas, longitudinales y tridimensionales Mecnicas, transversales y unidimensionales Mecnicas, transversales y bidimensionales Mecnicas, transversales y tridimensionales

20 Las ondas estacionarias se producen por la superposicin entre las ondas incidentes y su reflexin en un medio acotado. En las cuerdas, normalmente se establecen ondas estacionarias, como la que se ilustra en la figura.

Si la distancia entre los extremos fijos de la cuerda es 60 centmetros y hay, incluidos los extremos, 4 puntos estacionarios o nodos, cul es la longitud de onda de las ondas que interfieren en la cuerda? A. 20 cm. B. 40 cm. C. 60 cm. D. 80 cm. E. 100 cm. Alternativa bUna regla se apoya en el borde de una mesa y se hace oscilar su extremo libre, del modo que se nuestra en la figura.

14

De cul o cuales de los siguientes factores depende la frecuencia del sonido que se producir? I. De la amplitud A con que vibra el extremo libre de la regla. II. De la longitud L del extremo libre de la regla. III. Del material de que est hecha la regla.

A. B. C. D. E.

Solo I. Solo II. Solo III. Solo I y II. Solo II y III.

Alternativa eEn una cuerda de 6 metros de largo se establece una onda estacionaria y se observan 3 nodos. Si las ondas se producen con una frecuencia de 12 Hz. Cul es la velocidad de propagacin de dichas ondas? A. B. C. D. E. 0 0,5 m/s 2 m/s 3 m/s 72 m/s

Alternativa e 14.- Las ondas mecnicas no se pueden desplazar en:

A. B. C. D. E.

El aire. El agua. Los slidos. Un medio elstico. Ninguna de las anteriores.

Alternativa e Una onda viajera es una onda que tiene un perfil que se mueve con el tiempo a travs del medio. Por ejemplo, una ola en el mar, antes de romper en la costa, es una onda viajera. El perfil es una "montaita" que avanza constantemente a travs del mar Una onda estacionaria ocurre cuando el medio es reducido (por ejemplo una cuerda de guitarra es un medio reducido donde puede haber una onda mecnica al pulsar la cuerda). En estos medios, es posible establecer una oscilacin que no avanza ni retrocede. En lugar de esto, el perfil de la onda oscila en el lugar (ver imagen en el link de referencia

Ondas estacionarias Hasta ahora hemos hablado de ondas propagndose en un medio, es decir ondas viajeras.Las ondas estacionarias son el resultado de la interferencia de dos ondas viajeras iguales propagndose en direcciones contrarias. Por ejemplo, una onda que llega perpendicularmente a una pared y se refleja sobre s misma.

15 La caracterstica de las ondas estacionarias es que se generan puntos (eventualmente lneas o planos) en los cuales la amplitud de oscilacin es siempre cero (nodos) y otros en los que es siempre mxima (antinodos o vientres). La distancia entre dos nodos ser la mitad de la longitud de onda de la onda estacionaria ( / 2). Dada una frecuencia que genera una onda estacionaria, los mltiplos de dicha frecuencia (es decir los armnicos) tambin producirn ondas estacionarias. El orden del armnico determinar la cantidad de nodos que se producen. Por ejemplo, el primer armnico generar un nodo, el segundo dos y as sucesivamente. Las ondas estacionarias son relevantes en el funcionamiento de los instrumentos musicales (las cuerdas, las columnas de aire encerradas en un tubo), pero tambin en las resonancias modales (los modos de resonancia) de las habitaciones. 3.- La principal diferencia entre una onda estacionaria (OE) y una onda viajera (OV) consiste en que: 1 punto a) Las OE pueden ser transversales o longitudinales, mientras que las OV slo son transversales. b) En un mismo medio, la velocidad de una OE es el doble de la velocidad de la OV c) Las OV tienen velocidad, mientras que la OE permanece en reposo d) Cuando por un medio pasa una OV, todos los puntos viajan con ella a diferentes velocidades e) Cuando se establece una OE, cada punto del medio tiene siempre la misma amplitud Alternativa E 16.- Muchos son los instrumentos musicales que funcionan en base a cuerdas: guitarra, piano, arpa, etc. Una cuerda vibra en su modo fundamental produciendo en el aire que le rodea un sonido de 440 Hz, con una longitud de onda de 76 cm. Cul es la longitud de la cuerda? a) b) c) d) e) 38 cm 76 cm 114 cm 129 cm 152 cm

Alternativa e

16 Bienaventurados los de limpio corazn, porque ellos vern a Dios. Mateo 5:8THE ANTOFAGASTA BAPTIST COLLEGE Profesor: Jos Tapia T.

N OTA:

Subsector: Fsica Nivel: NM1 Ao: 2011

Nombre y apellidos:Fecha: ____/____/___

________________________________________________________________________ ______

Curso:

Nlista: _____

Puntaje __45___

total: Puntaje obtenido: ______

Contenidos: Ondas mecnicas, electromagnticas, longitudinales, transversales, estacionarias, viajeras. Difraccin, resonancia, efecto Doppler, longitud de onda, amplitud, nodos, antinodos, rapidez de propagacin, frecuencia y perodo de una onda .Instrucciones generales Esta prueba tiene un nivel de exigencia 65% En item de seleccin mltiple, en el caso que corresponda, NO se aceptan respuestas sin desarrollo Use lpiz grafito 1.- A travs de una cuerda tensa, los pulsos viajan con una rapidez de 30 m/s. Si dicha cuerda se sacude de manera uniforme a razn de 45 veces en cada minuto, cul es la longitud de onda de los pulsos? 2 puntos a) 40 m b) 20 m c) 45/30 m d) 30/45 m e) 0,75 m 2.- Una sirena vibra en el aire a 680 Hz. Si la frecuencia se reduce a la mitad, podemos decir que el sonido tendr una longitud de onda de. (Vsonido = 340 m/s) 2 puntos a) 2 m b) 1 m c) 4 m d) 0,5 m e) 340 m

3.- En una cuerda de 16 metros de longitud se producen ondas estacionarias con una frecuencia de 15 Hz. Si en la cuerda se observan 5 nodos, Con qu rapidez viajan las ondas a travs de la cuerda? 2 puntos a) 240 m/s b) 60 m/s c) 120 m/s d) 30 m/s e) 15 m/s 4.- Los diagramas representan los perfiles de 2 ondas sonoras de igual amplitud en un medio homogneo. Al respecto, se puede afirmar correctamente que estas ondas sonoras tienen: 1 punto I. Distinta intensidad. II. Diferente frecuencia. III. Diferente longitud de onda. Es (son) correcta (s):

17 a) Slo I b) Slo II c) Slo III d) II y III e) I y III

5.- Se afirma que en una onda estacionaria formada en una cuerda vibrante, mientras ms grave es el sonido, 1 punto I. menor es la cantidad de nodos. II. menor es la cantidad de antinodos. III. mayor es la cantidad de antinodos. Es (son) correcta(s): Principio del formulario a) Slo I b) Slo II c) Slo III d) I y II e) I y III

6.- Una onda peridica viaja por la superficie de un medio lquido y pasa a un segundo medio menos profundo que el primero. Si la velocidad en el segundo medio es la mitad que la velocidad en el primer medio, cul es la longitud de onda en el segundo medio si la longitud en el primero es de 0,4 m? 2 puntos a) 0,1 m b) 0,2 m c) 0,3 m d) 0,4 m e) 0,5 m

7.- Suponga que la lnea curva de la figura es una fotografa instantnea de la parte de una cuerda muy larga en la cual se est propagando una onda. La longitud de onda de sta corresponde a: 1 punto a) la longitud del trazo PQ b) la longitud del trazo QR c) la longitud del trazo ST d) la longitud del trazo PU e) Ninguna de las longitudes anteriores

8.- Una onda se propaga en un medio A con velocidad de 32 m/s. Al pasar a un medio B su velocidad disminuye a 20 m/s. Si su frecuencia en el medio A es 5 Hz, su longitud de onda en el medio B ser: 2 puntos a) 4 m b) 6,4 m c) 7 m d) 0,25 m e) 1 m

9.- Si se detectan en el aire, dos ondas sonoras L1 y L2 de longitudes de onda 1 = 200 m y 2 =10 mm, respectivamente, cuya velocidad de propagacin es 340 m/s. Entonces una clasificacin correcta para dichas ondas es: 2 puntos a) b) c) d) L1 es infrasonido y L2 es ultrasonido. L1 es ultrasonido y L2 es infrasonido. L1 es sonido audible y L2 es ultrasonido. L1 es sonido audible y L2 es infrasonido.

18 e) L1 es infrasonido y L2 es sonido audible.

10.- Se tiene una cuerda atada a una pared. Se hace ondular la cuerda de tal forma que la onda incide en la pared y se refleja originndose lo que se conoce como onda estacionaria. Cul de las siguientes afirmaciones es falsa? 1 punto a) El nmero de nodos excede en uno al nmero de antinodos b) La energa incidente es igual a la energa reflejada c) La figura que se forma es una ilusin ptica d) El nmero de antinodos siempre es par e) La onda incidente y la reflejada tienen distintos sentidos de propagacin 11.- Dos ondas de igual frecuencia necesariamente tienen: 1 punto I. Igual velocidad de propagacin. II. Igual perodo III. Igual amplitud Es (son) correcta (s): a) Slo I b) Slo II c) Slo III d) I y II e) Ninguna de las anteriores 1 punto a) b) c) d) e) La onda choca con un obstculo La onda cambia de medio La onda pasa a travs de un orificio La onda reduce los planos de vibracin a uno slo La ondas se encuentran en un mismo punto del espacio

12.- El fenmeno de refraccin se produce cuando:

13.- Un diapasn apoyado en una lmina metlica emite una onda pura de 440 Hz que se propaga a travs de una lmina. Cul es la velocidad de propagacin del sonido en ese metal, si su longitud de onda es 11,8 m? 2 puntos a) 5192 m/s b) 5192 cm/s c) 37,2 m/s d) 37,2 cm/s e) 0,37 m/s 14.- Cul de las siguientes alternativas es falsa? 1 punto a) b) c) d) e) La longitud de onda depende de su amplitud La longitud de onda depende de la frecuencia La longitud de onda depende de la velocidad de la onda Las ondas mecnicas pueden ser longitudinales y transversales Las ondas mecnicas no necesariamente son longitudinales

15.- Una ballena barbada en la superficie del mar emite ondas sonoras de 20 Hz, de las cuales se propagan una en el aire y otras en el agua abarcando una extensin circular a su alrededor. Si las velocidades del sonido en el agua y en el aire son los que se indican a continuacin, Vagua = 1500 m/s y Vaire = 340 m/s, entonces el mdulo de la diferencia de las longitudes de onda entre ambas ondas emitidas es: 2 puntos a) 17 m b) 34 m c) 58 m d) 53 m e) 75 m

19

16.- Dos ondas que han sido emitidas simultneamente y cuyos ciclos coinciden son: 1 punto a) Ondas armnicas. b) Ondas viajeras. c) Ondas estacionarias. d) Ondas en fase. e) Ondas peridicas. 17.- Al sintonizar una emisora en un receptor de radio, escuchamos una cancin. Qu tipo de onda es la que, al llegar a nuestros odos a travs del aire, nos produce la sensacin sonora? 1 punto a) Transversal. b) Longitudinal. c) Estacionaria. d) Electromagntica. e) Ninguna de las anteriores. 18.- Una persona puede or sonidos cuyas longitudes de onda estn comprendidas entre 17 m y 0,017 m. Si se considera que la velocidad del sonido es de 340 m/s, las frecuencias de los sonidos que oye, se encuentran entre: 2 puntos a) 2 Hz y 20 Hz b) 20 Hz y 2.000 Hz c) 200 Hz y 2.000 Hz d) 200 Hz y 20.000 Hz e) 20 Hz y 20.000 Hz 19.- Una onda mecnica se desplaza por el agua a una rapidez V. De pronto esta onda ingresa al aire y su rapidez ahora es Q. Respecto a esta informacin, es correcto afirmar que: 1 punto I. la frecuencia de la onda, cambia al pasar al aire. II. el perodo de la onda, se mantiene al pasar al aire. III. esta onda podra desplazarse por el vaco. a) Slo I b) Slo II c) Slo I y III d) Slo II y III e) I , II y III

20.-Si = longitud de onda, entonces en una onda estacionaria formada en un cuerda vibrante, la distancia entre dos nodos consecutivos es igual a: 2 puntos ) b) 1 2 c)3 2

d) 2 e) 1 4 21.- En cul de las siguientes alternativas no se indica una caracterstica de una onda? 1 punto

20 a) b) c) d) e) La velocidad. La aceleracin. La amplitud. El perodo La frecuencia.

22.- Con respecto a las ondas sonoras, cul de las siguientes afirmaciones es correcta? 1 punto a) Las tres afirmaciones siguientes son correctas. b) Son ondas peridicas. c) Son ondas longitudinales. d) Son ondas mecnicas. e) Las tres afirmaciones anteriores son falsas 23.- Una onda sonora se propaga en un medio elstico, recorriendo una distancia de 60 m, en 12 s. Si cada 6 s se producen 3 ciclos, entonces se puede afirmar correctamente que: 2 puntos a) b) c) d) e) La tres alternativas siguientes son verdaderas La rapidez de una onda sonora es de 5 m/s La frecuencia de la onda es de 0,5 Hz La longitud de onda sonora es de 10 m Todas las afirmaciones son falsas

24.- Al introducir levemente una vez la punta del dedo en un recipiente que contiene agua en reposo, se produce una onda que al propagarse en la superficie del lquido produce: 1 punto I. Transporte de energa. II. Una corriente de agua en la direccin de propagacin de la onda. III. Oscilaciones verticales de un corcho flotando en el lquido. De las afirmaciones anteriores, es (son) correcta(s) a) b) c) d) e) slo III. slo I y II. slo I y III. slo II y III. todas ellas.

25.- Al soplar en una flauta dulce para interpretar una meloda, las ondas sonoras que se producen dentro de una flauta son: 1 punto a) Mecnicas, longitudinales y unidimensionales b) Mecnicas, longitudinales y tridimensionales c) Mecnicas, transversales y unidimensionales d) Mecnicas, transversales y bidimensionales e) Mecnicas, transversales y tridimensionales 26.- Segn la naturaleza de la perturbacin, las ondas pueden ser: 1 punto a) b) c) d) e) Transversales o longitudinales Viajeras o estacionarias En fase o desfasadas. Mecnicas o electromagnticas. Lumnicas o sonoras.

27.- Un sonido de 100 Hz viaja en el aire con una rapidez de 340 m/s. Si en un instante este sonido duplica su frecuencia, entonces la razn entre el periodo inicial y final es: 2 puntos a) 1 : 1

21 b) c) d) e) 2:1 1:2 4:1 1:4

28.- Al disminuir la reverberacin de una sala, se colocan sobre sus paredes interiores cortinas gruesas plisadas. Entonces, cuando las ondas sonoras llegan a las cortinas y rebotan hacia el interior de la sala, las ondas reflejadas tienen: 1 punto I. Menor velocidad que las ondas incidentes. II. Menor frecuencia que las ondas incidentes III. Menor amplitud que las ondas incidentes Es (son) correcta (s): a) Slo I b) Slo II c) Slo III d) I y III e) I, II y III

ITEM II, Marque con un V si la afirmacin es correcta y una F si la respuesta es falsa, Nota: las respuestas falsas se justifican 5 puntos ( 0,5 c/u)

1.____ Resonancia, es la propiedad que tienen algunos cuerpos de ponerse a vibrar cuando en sus cercanas se emite el sonido que ellos son capaces de producir 2.____ Cuando una onda se transmite permite el ingreso de la onda a travs de un nuevo medio, puede suceder que la onda se refracte. 3.____Si una onda incidente se transmite de un medio a otro, entonces la onda del nuevo medio cambia de rapidez y pero no cambia de frecuencia 4. El fenmeno de reflexin se puede dar tambin en las ondas sonoras, siempre y cuando estas encuentran una superficie dura en su camino. 5._____Los ultrasonidos tienen frecuencias menores a 20.000 hz 6._____Las ondas de los temblores son ultrasnicas 7._____Las ondas estacionarias resultan de una combinacin de dos ondas viajeras, y en el cual, la onda incidente al chocar con una superficie dura y en un punto fijo, tiene la propiedad de reflejarse 8.____De acuerdo al sentido de propagacin, las ondas se clasifican en ondas mecnicas y electromagnticas 9.____Supongamos que usted, emita un sonido y se propaga en el interior de la Catedral Antofagasta, entonces esta onda tiene la propiedad de la reflexin del sonido. 10.___El ser humano puede percibir ondas infrasnicas

22

Respuestas: 16,17,18,19,20,21. 1 medio, Ondas ao 2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 a b c d d b c a a d b b 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 a a c d b e b b b a a c 25 26 27 28 b d b c

Respuestas: 1.- A travs de una cuerda tensa, los pulsos viajan con una rapidez de 30 m/s. Si dicha cuerda se sacude de manera uniforme a razn de 45 veces en cada minuto, cul es la longitud de onda de los pulsos? Solucin: V = f ; frecuencia: f = N de vibraciones = 45 = 0,75/s tiempo 60 s

Longitud de onda; = V = 30 m/s = 40 m f 0,75/s 3.- En una cuerda de 16 metros de longitud se producen ondas estacionarias con una frecuencia de 15 Hz. Si en la cuerda se observan 5 nodos, Con qu rapidez viajan las ondas a travs de la cuerda?

Solucin: Sea Longitud de la cuerda: L = 16 m , frecuencia: f = 15 Hz = 15/s Velocidad de propagacin: V = f = L f = 16 m 15 /s = 120 m/s N ciclos 2 6.- Una onda peridica viaja por la superficie de un medio lquido y pasa a un segundo medio menos profundo que el primero. Si la velocidad en el segundo medio es la mitad que la velocidad en el primer medio, cul es la longitud de onda en el segundo medio si la longitud en el primero es de 0,4 m? Solucin: como la longitud de onda de directamente proporcional a la velocidad, entonces: Primer medio: V1 = 1f ; en el segundo medio: V 2 =1 1f m 2 ;2

= 1 2

1

= 0,4 m = 0,2

2

9.- Si se detectan en el aire, dos ondas sonoras L 1 y L2 de longitudes de onda 1 = 200 m y 2 =10 mm, respectivamente, cuya velocidad de propagacin es 340 m/s. Entonces una clasificacin correcta para dichas ondas es: Solucin: V = 340 m/s , para L1; 1

1

= 200 m ; f1 = V = 340 m/s = 1,7 Hz (infrasonido)

200 m

23 Para L2: 2 = 10 mm = 10 10-3 m = 0,0 1 m; f2 = V = 340 m/s = 34.000 Hz (ultrasonido) 0,01 m

2

13.- Un diapasn apoyado en una lmina metlica emite una onda pura de 440 Hz que se propaga a travs de una lmina. Cul es la velocidad de propagacin del sonido en ese metal, si su longitud de onda es 11,8 m? Solucin: Velocidad de propagacin: V = f = 11,8 m 440/s = 5192 m/s

15.- Una ballena barbada en la superficie del mar emite ondas sonoras de 20 Hz, de las cuales se propagan una en el aire y otras en el agua abarcando una extensin circular a su alrededor. Si las velocidades del sonido en el agua y en el aire son los que se indican a continuacin, Vagua = 1500 m/s y Vaire = 340 m/s, entonces el mdulo de la diferencia de las longitudes de onda entre ambas ondas emitidas es: Solucin: Sea frecuencia: f = 20 Hz; para ambos medios, la frecuencia es la misma: Longitud de onda: 1

= Vagua = 1500 m/s = 75 m f 20/s1

2

= Vaire = 340 m/s = 17 m; f 20/s

2

= 75 m 17 m = 58 m

18.- Una persona puede or sonidos cuyas longitudes de onda estn comprendidas entre 17 m y 0,017 m. Si se considera que la velocidad del sonido es de 340 m/s, las frecuencias de los sonidos que oye, se encuentran entre: Solucin: Sea: 1

= 17 m ;

2

= 0,017 m ; f1 = V = 340 m/s = 20 Hz 1 17 m

f2 = V = 340 m/s = 20.000 Hz 2 0,017 23.- Una onda sonora se propaga en un medio elstico, recorriendo una distancia de 60 m, en 12 s. Si cada 6 s se producen 3 ciclos, entonces se puede afirmar correctamente que: 2 puntos a) b) c) d) e) La tres alternativas siguientes son verdaderas La rapidez de una onda sonora es de 5 m/s La frecuencia de la onda es de 0,5 Hz La longitud de onda sonora es de 10 m Todas las afirmaciones son falsas

Solucin: Longitud de onda: = longitud de la cuerda = 60 m = 10 m N de ciclos 6 Frecuencia: f = N de ciclos = 3_ = 0,5 Hz tiempo 6s

24

Velocidad de propagacin: V =

f = 10 m 0,5/s = 5 m/s

27.- Un sonido de 100 Hz viaja en el aire con una rapidez de 340 m/s. Si en un instante este sonido duplica su frecuencia, entonces la razn entre el periodo inicial y final es: Solucin: : Sea Perodo inicial: T1 = 1 = 1___ ; f2 = 2 100 Hz = 200 Hz f1 100 Hz Perodo final: T2 = 1__ ; razn entre T1 = f2 200 Hz T2 1/100 Hz = 200 = 2:1 1/200 Hz 100