Problemas Adicionales
Los equipos de ultrasonidos utilizados en la profesión médica usan ondas sonoras de una frecuencia superior al rango de la audición humana. Si la frecuencia del sonido producido por el ecógrafo es ¿cuál es la longitud de onda de los ultrasonidos en el hueso si la velocidad del sonido en el hueso es
A continuación se muestra el gráfico de una función de onda que modela una onda en el tiempo y . La línea punteada es la función de onda en el tiempo y la línea continua es la función en el tiempo . Estime la amplitud, la longitud de onda, la velocidad y el periodo de la onda.
La velocidad de la luz en el aire es aproximadamente y la velocidad de la luz en el vidrio es . Un láser rojo con una longitud de onda de hace incidir la luz en el vidrio, y parte de la luz roja se transmite a este. La frecuencia de la luz es la misma para el aire y el vidrio. (a) ¿Cuál es la frecuencia de la luz? (b) ¿Cuál es la longitud de onda de la luz en el vidrio?
Una emisora de radio emite ondas de radio a una frecuencia de 101,7 MHz. Las ondas de radio se mueven por el aire a una velocidad aproximada a la de la luz en el vacío. ¿Cuál es la longitud de onda de las ondas de radio?
Un bañista se encuentra a la altura de la cintura en el océano y observa que cada minuto pasan seis crestas de ondas superficiales periódicas. Las crestas tienen una separación de 16,00 metros. ¿Cuál es la longitud de onda, la frecuencia, el periodo y la rapidez de las ondas?
Un diapasón vibra y produce un sonido a una frecuencia de 512 Hz. La velocidad del sonido en el aire es si el aire está a una temperatura de . ¿Cuál es la longitud de onda del sonido?
Una lancha a motor se desplaza por un lago a una velocidad de El barco rebota cada 0,50 s mientras se desplaza en la misma dirección que una onda. Rebota hacia arriba y hacia abajo cada 0,30 s mientras se desplaza en dirección opuesta a las ondas. ¿Cuál es la velocidad y la longitud de onda de la onda?
Use la ecuación lineal de onda para demostrar que la rapidez de onda de una onda modelada con la función de onda es ¿Cuáles son la longitud de onda y la rapidez de la onda?
Dadas las funciones de onda y con , demuestre que es una solución de la ecuación lineal de onda con una velocidad de la onda de
Una onda transversal en una cuerda se modela con la función de onda . (a) Calcule la velocidad de la onda. (b) Calcule la posición en la dirección y, la velocidad perpendicular al movimiento de la onda y la aceleración perpendicular al movimiento de la onda de un pequeño segmento de la cuerda centrado en en el tiempo
Una onda sinusoidal se desplaza por una cuerda estirada y horizontal con una densidad lineal de masa de La magnitud de la aceleración vertical máxima de la onda es y la amplitud de la onda es de 0,40 m. La cuerda está bajo una tensión de . La onda se mueve en la dirección x negativa. Escriba una ecuación para modelar la onda.
Una onda transversal en una cuerda se describe con la ecuación ¿Cuál es la tensión con la que se mantiene estirada la cuerda?
Una onda transversal en una cuerda horizontal se describe con la ecuación La cuerda está bajo una tensión de 300,00 N. ¿Cuáles son la rapidez de onda, el número de onda y la frecuencia angular de la onda?
Un estudiante sostiene un telémetro sónico barato y lo usa para hallar la distancia a la pared. El telémetro sónico emite una onda sonora. La onda sonora se refleja en la pared y vuelve al telémetro. El desplazamiento de ida y vuelta dura 0,012 s. El telémetro fue calibrado para su uso a temperatura ambiente , pero la temperatura de la habitación es en realidad Suponiendo que el mecanismo de cronometraje sea perfecto, ¿qué porcentaje de error puede esperar el estudiante debido a la calibración?
Una onda en una cuerda es impulsada por un vibrador de cuerda, que oscila con una frecuencia de 100,00 Hz y una amplitud de 1,00 cm. El vibrador de cuerda funciona con un voltaje de 12,00 V y una corriente de 0,20 A. La potencia consumida por el vibrador de cuerda es . Suponga que el vibrador de cuerda es eficiente para convertir la energía eléctrica en la energía asociada a las vibraciones de la cuerda. La cuerda tiene una longitud de 3,00 m y está sometida a una tensión de 60,00 N. ¿Cuál es la densidad lineal de masa de la cuerda?
Una onda en desplazamiento en una cuerda se modela mediante la ecuación de onda La cuerda está bajo una tensión de 50,00 N y tiene una densidad lineal de masa de ¿Cuál es la potencia media transferida por la onda en la cuerda?
Una onda transversal en una cuerda tiene una longitud de onda de 5,0 m, un periodo de 0,02 s y una amplitud de 1,5 cm. La potencia media transferida por la onda es de 5,00 W. ¿Cuál es la tensión de la cuerda?
a) ¿Cuál es la intensidad de un rayo láser utilizado para quemar tejido canceroso que, cuando absorbe el , pone 500,0 J de energía en un punto circular de 2,00 mm de diámetro en 4,00 s? (b) Analice cómo se compara esta intensidad con la intensidad media de la luz solar (aproximadamente ) y las implicaciones que tendría si el rayo láser entrara en su ojo. Observe cómo su respuesta depende de la duración de la exposición.
Considere dos funciones de onda periódicas, y (a) ¿Para qué valores de la onda que resulta de una superposición de las funciones de onda tendrá una amplitud de 2A? (b) ¿Para qué valores de la onda que resulta de una superposición de las funciones de onda tendrá una amplitud de cero?
Considere dos funciones de onda periódicas, y . (a) ¿Para qué valores de la onda que resulta de una superposición de las funciones de onda tendrá una amplitud de 2A? (b) ¿Para qué valores de la onda que resulta de una superposición de las funciones de onda tendrá una amplitud de cero?
Una depresión de dimensiones 10,00 metros por 0,10 metros por 0,10 metros está parcialmente llena de agua. Las ondas acuáticas superficiales de pequeña amplitud se producen desde ambos extremos de la depresión mediante remos que oscilan en movimiento armónico simple. La altura de las ondas acuáticas se modela con dos ecuaciones de ondas sinusoidales, y ¿Cuál es la función de onda de la onda resultante después de que las ondas se alcancen entre sí y antes de que lleguen al final de la depresión (es decir, suponiendo que solo hay dos ondas en la depresión e ignorando las reflexiones)? Use una hoja de cálculo para comprobar sus resultados. (Pista: Use las identidades trigonométricas y
Un sismógrafo registra las ondas S y P de un terremoto con una diferencia de 20,00 s. Si recorren la misma trayectoria a rapidez de onda constante de y ¿A qué distancia está el epicentro del terremoto?
Considere lo que se muestra a continuación. Una masa de 20,00 kg reposa sobre una rampa sin fricción inclinada a . Una cuerda con una densidad lineal de masa de está atada a la masa de 20,00 kg. La cuerda pasa por encima de una polea sin fricción de masa insignificante y está atada a una masa colgante(m). El sistema está en equilibrio estático. Se induce una onda en la cuerda y sube por la rampa. (a) ¿Cuál es la masa de la masa colgante (m)? (b) ¿A qué rapidez de onda sube la cuerda?
Considere la superposición de tres funciones de onda y ¿Cuál es la altura de la onda resultante en la posición en el tiempo
Una cuerda tiene una masa de 150 g y una longitud de 3,4 m. Uno de los extremos de la cuerda está fijado a un soporte de laboratorio y el otro está atado a un resorte con una constante de resorte de El extremo libre del resorte está unido a otro poste de laboratorio. La tensión de la cuerda se mantiene gracias al resorte. Los postes del laboratorio están separados por una distancia que estira el resorte 2,00 cm. Se puntea la cuerda y un pulso la recorre. ¿Cuál es la rapidez de propagación del pulso?
En una cuerda bajo una tensión de 70,0 N se produce una onda estacionaria mediante dos ondas transversales sinusoidales idénticas, pero que se mueven en direcciones opuestas. La cuerda se fija en y Los nodos aparecen en 2,00 m, 4,00 m, 6,00 m, 8,00 m y 10,00 m. La amplitud de la onda estacionaria es de 3,00 cm. Los antinodos tardan 0,10 s en hacer una oscilación completa. (a) ¿Cuáles son las funciones de onda de las dos ondas sinusoidales que producen la onda estacionaria? (b) ¿Cuáles son la velocidad y la aceleración máximas de la cuerda, perpendicular a la dirección del movimiento de las ondas transversales, en los antinodos?
Una cuerda con una longitud de 4 m se mantiene con una tensión constante. La cuerda tiene una densidad lineal de masa de Las dos frecuencias de resonancia de la cuerda son 400 Hz y 480 Hz. No hay frecuencias de resonancia entre las dos frecuencias. (a) ¿Cuáles son las longitudes de onda de los dos modos resonantes? (b) ¿Cuál es la tensión de la cuerda?