Jorge mantiene en la mano una barra de metal de 1 m y la golpea con un martillo; primero, en una dirección paralela a su longitud; luego, en una dirección que






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fecha de publicación14.07.2015
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Sonido

Preguntas

  1. Jorge mantiene en la mano una barra de metal de 1 m y la golpea con un martillo; primero, en una dirección paralela a su longitud; luego, en una dirección que forma un ángulo recto con la longitud de la barra. Describa las ondas producidas en los dos casos.

  2. Repetidamente introduzca un dedo en un lavamanos lleno de agua para producir ondas circulares. ¿Qué le sucede a la longitud de onda si introduce el dedo más rápidamente?

  3. ¿Qué le sucede al periodo de una onda si se incrementa su frecuencia?

  4. ¿Qué le sucede a la longitud de onda si se incrementa la frecuencia?

  5. Juan genera un pulso sencillo en un resorte estirado. ¿Cuánta más energía necesita para producir un pulso con el doble de amplitud?

  6. El sonar es un dispositivo que permite la detección de ondas de sonido que se reflejan en el agua. Una región de agua tibia en un lago frío puede producir una reflexión, como también lo puede hacer el fondo del lago. ¿Cuál produciría un eco más fuerte?. Explique.

  7. Usted puede hacer chapotear un poco de agua en una sartén poco profunda sólo si la agita con la frecuencia adecuada. Explique.

  8. Las señales de radio AM tiene longitudes de onda entre 600 m y los 200 m, mientras que las señales FM las tienen alrededor de los 3m. Explique por qué las señales AM se pueden oír usualmente detrás de las colinas y no las de FM.

  9. ¿Por qué algunos animales, como el murciélago, teniendo oídos mucho más pequeños y livianos pueden escuchar sonidos con frecuencias más altas que los humanos?

  10. Si pone un oído bajo el agua en una tina, usted puede escuchar sonidos de otras partes de la casa o del edificio donde vive. ¿Por qué esto es cierto?

  11. Un triquitraque (cinta con pintas de pólvora adherida que al hacer explosión una trás otra pinta emite un sonido con determinada frecuencia)  se coloca al mismo nivel de un conjunto de cintas colgantes. Describa como se moverá el conjunto.

  12. Cuando un timbre se coloca dentro de una campana conectada a una bomba de vacío y se remueve el aire, no se escucha sonido alguno. Explique.

  13. En el siglo XIX, la gente ponía su oído sobre los rieles del ferrocarril para saber si venía algún tren. ¿Por qué era un buen método?

  14. Cuando se cronometra una carrera de 100 m, los jueces tiene la instrucción de accionar sus cronómetros cuando vean el humo proveniente del disparo de partida y no cuando escuchen el sonido. Explique. ¿Qué pasaría con los tiempos cronometrados si se tomaron cuando se oye el disparo?

  15. ¿El efecto Doppler se presenta para todo tipo de ondas, o sólo para algunas de ellas?

  16. Las ondas sonoras con frecuencias mayores a las que puede ser detectadas por los humanos, llamadas ultrasonidos, pueden transmitirse a través del cuerpo humano. ¿Cómo podría usarse el ultrasonido para medir la velocidad del flujo de la sangre en las venas o en las arterias?

  17. ¿Cómo puede el sonido de una nota emitida por una cantante de ópera causar la rotura o el vencimiento de un vaso de cristal?

  18. ¿Cómo debe ser la longitud de un tubo abierto comparado con la longitud de onda del sonido para producir la resonancia más fuerte?

  19. Explique por qué la vara del trombón cambia el tono de un sonido, empleando la idea de un trombón como un tubo de resonancia.

  20. ¿Qué propiedad diferencia la nota tocada en una trompeta y en un clarinete si ambas tienen el mismo tono y volumen?

  21. Un método común que se emplea para conocer la distancia a la que cayó un rayo, es contar el tiempo que transcurre entre el relámpago y el estruendo y dividir por tres. El resultado proporciona la distancia en kilómetros. Explique por qué funciona esta regla.

  22. La velocidad del sonido se incrementa cuando la temperatura se incrementa. Para un sonido dado, cuando la temperatura se incrementa, ¿qué sucede con: a) la frecuencia?. b) la longitud de onda?

  23. En una película de ciencia ficción, cuando una nave explota, las vibraciones del sonido casi destruyen una nave espacial cercana. Si usted fuera consultor científico en la película, ¿qué aconsejaría al productor?

  24. Suponga que todas las bocinas de los autos emitieran sonidos con la misma frecuencia. ¿Cómo sería la frecuencia de la bocina de un auto cuando se mueve: a) aproximándose hacia usted?. b) alejándose de usted.

  25. Un murciélago emite pulsaciones cortas de sonidos de alta frecuencia y detecta los ecos que se producen. a) ¿De qué manera se compararían los ecos producidos por insectos a la misma distancia pero de tamaños diferentes? b) ¿De qué manera se diferenciaría el eco de un insecto que vuela hacia el murciélago de otro que se aleja?

  26. Si el tono de un sonido se incrementa, ¿cuáles son los cambios en: a) la frecuencia?, b) la longitud de onda?, c) la amplitud de la onda?

  27. ¿Un sonido de 40 dB tiene un factor de 100 veces variaciones de presión mayor, que el umbral de la audición, o un factor de 40 veces mayor? Explique.

  28. La velocidad del sonido se incrementa con la temperatura. ¿La frecuencia en un tubo cerrado se incrementará o disminuirá cuando sube la temperatura? Suponga que la longitud del tubo no cambia.

  29. Dos flautas están afinadas. ¿Si el director escucha que la frecuencia de las pulsaciones aumenta, las frecuencias de las flautas se estarán aproximando o separando más?

  30. Un tubo de órgano cerrado genera cierta nota. Si se destapa el tubo para transformarlo en un tubo abierto, ¿se incrementa o disminuye el tono?

ejercicios

  1. Claudio escucha el sonido del disparo de un cañón 4 s luego de ver el destello. ¿A qué distancia se encuentra Claudio del cañón?

  2. Se dispara un rifle en un valle formado por muros verticales. El eco producido por un muro se escucha 2 s luego del disparo. El eco del otro muro se oye 2 s luego del primer eco. ¿Qué ancho tiene el valle?

  3. Si Karen aplaude y escucha el eco producido por una pared 0,2 s después, ¿a qué distancia está la pared?

  4. Si la misma Karen grita en un cañón y escucha el eco 4 s después, ¿qué ancho tiene el cañón?

  5. Una cámara fotográfica determina la distancia a la cual se encuentra el sujeto, enviando una onda de sonido y midiendo el tiempo que toma el eco en regresar a la cámara. ¿Qué tiempo gasta una onda de sonido para regresar a la cámara si hay un sujeto a 3 m?

  6. Si la longitud de onda de un sonido de 4,4x102 Hz en agua fresca es de 3,3 m, ¿cuál es la velocidad del sonido en el agua?

  7. Un sonido de frecuencia 442 Hz se propaga a través del acero. Se mide una longitud de onda de 11,66 m. Encuentre la velocidad del sonido en el acero.

  8. El sonido emitido por los murciélagos tiene una longitud de onda de 3,5 mm. ¿Cuál es su frecuencia en el aire?

  9. Se puede emplear ultrasonido de frecuencia 4,25 MHz para producir imágenes del cuerpo humano. Si la velocidad del sonido en el cuerpo es la misma que en agua salada, 1,5 k/s, ¿cuál es la longitud de onda?

  10. La ecuación para el efecto Doppler de una onda sonora con velocidad v, que llega a un detector de movimiento es f’ = f((v + vd)/(v – vs)) donde vd es la rapidez del detector, vs es la fuente, f es la frecuencia de la fuente; f’ es la frecuencia del detector. Si el detector se mueve hacia la fuente, vd es positiva; si la fuente se mueve hacia el detector, vs es positiva. Un tren que se mueve hacia el detector a 31 m/s hace sonar un pito que produce ondas de 305 Hz. ¿Qué frecuencia se detecta por: a) un tren estacionario?, b) un tren moviéndose hacia el primer tren con rapidez 21 m/s?

  11. El tren del problema anterior se está alejando del detector. ¿Qué frecuencia se detecta por: a) un tren estacionario?, b) un tren que se aleja del primero con una rapidez de 21 m/s?

  12. Un diapasón tiene una frecuencia de 445 Hz. Cuando se golpea otro diapasón, se producen pulsaciones de frecuencia de 3 Hz. ¿Cuáles son las dos posibles frecuencias del segundo diapasón?

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Sonido

Preguntas

  1. Cualquiera sea el caso es sonido lo que se propagará y como tal se propagará en forma longitudinal en toda la barra. Ahora, si se piensa en la vibración de la barra ocurrirá que cuando se golpea la barra en forma paralela a su longitud ella provocará una onda longitudinal a lo largo de la barra, y si se le golpea en forma perpendicular a su longitud vibrará en forma transversal.

  2. Si la velocidad de propagación de la onda permanece constante, la longitud de onda se acorta.

  3. Disminuye. Recordemos que son cantidades inversamente proporcionales.

  4. Si la velocidad de propagación de la onda permanece invariable, la longitud de onda se acorta.

  5. El doble. La amplitud y la energía transportada son cantidades directamente proporcionales.

  6. El fondo, ya que la transmisión de una onda entre dos medios de densidades similares hace que se refleje "poca" cantidad de la onda, en cambio si los dos medios tienen densidades muy diferentes, de menor a mayor, se refleja practicamente toda la onda.

  7. Si en los bordes del sartén se produce una interferencia constructiva, la amplitud aumenta y podría superar la altura a que se encuentra el borde. Si la sartén es muy profunda, el borde quedaría muy alto.

  8. Las señales AM se dispersan más fácilmente que las FM, precisamente por tener mayor longitud de onda. Y al dispersarse pueden llegar a sectores en donde las FM no pueden hacerlo pues impactan con cerros e incluso edificios altos y se reflejan sin dispersarse tras el obstáculo. Los sonidos de longitudes de onda más larga, frecuencia más baja (AM en nuestro caso), logran evadir con relativa facilidad los obstáculos en cambio no ocurre lo mismo con de frecuencia más alta, FM, que por tener longitud de onda más pequeña no alcanzan a evadir obstáculos muy grandes.

  9. Un sonido de alta frecuencia tiene una longitud de onda muy pequeña. Para que sea bien escuchado se necesita un receptor cuyo tamaño sea de tamaño pequeño y eso ocurre con los oídos pequeños. Si el oído fuera muy grande en relación al tamaño de la longitud de onda, el sonido de alta frecuencia al llegar al oído se dispersará y podría no entrar a la zona donde está el tímpano o lo que cumpla su función.   

  10. El agua está en contacto con otras partes de la casa que, en conjunto, forman un medio más denso que el aire. En un medio más denso el sonido no solo viaja más rápido sino que lo más importante para esta pregunta es que se amplifica.

  11. Las cintas colgantes se "contagiarán" con el sonido del triquitraque, por resonancia, y adquirirán un movimiento con la misma frecuencia el triquitraque.

  12. Porque en el vacío no se trasmite el sonido.

  13. El riel es un medio sólido, allí el sonido se trasmite más rápido y con  más intensidad que en el aire. Esto significa que un sonido que viaja por el riel puede venir de más lejos que cuando el sonido empieza a ser audible en el aire. Esto permitía a la gente tener más tiempo, para pasar un ganado por la línea férrea por ejemplo, que si lo hacían en cuanto escuchaban el sonido viajando por el aire. La velocidad del sonido en el acero, material del riel, es sobre los 5.000 m/s, eso significa que cuando se perciba el primer sonido a través de él, el objeto que emite el sonido está aproximadamente a 5.000 metros de distancia aún.

  14. Porque la "vista" es más rápida que el sonido. El humo es una imagen y como tal viaja a la velocidad de la luz, en cambio el sonido viaja a una velocidad que es muchísimo menor. Si se cronometrara la carrera a partir del momento en que se escucha el sonido, habrá un error en la medición pues mientras el sonido viaja los atletas ya están corriendo y aún no estaría funcionando el cronómetro.

  15. Para todo tipo de ondas, nosotros lo observamos con más facilidad en el caso del sonido, pero grandes descubrimientos astronómicos se deben al efecto Doppler de la luz que emiten las estrellas y otros cuerpos celestes.

  16. Debido al efecto Doppler, la pequeña variación de la velocidad de la onda reflejada (la de ultrasonido que se envía a la vena o arteria) dará la información acerca de la velocidad de la sangre.

  17. Si su frecuencia (del sonido de la cantante) alcanza el valor de la frecuencia natural del cristal se produce resonancia en el cristal, con ello se aumenta la amplitud de vibración de las partículas del cristal y, debido a su rigidez, se rompe.

  18. Debe ser un múltiplo entero de la longitud de onda del sonido. Así se produce una onda estacionaria perfecta.

  19. Porque permite cambiar la longitud del tubo.

  20. El timbre.

  21. Pues el sonido del trueno viaja aproximadamente un kilometro en tres segundos.

  22. a) la frecuencia no se modifica ya que se toma como un cambio de medio, b) la amplitud de onda se incrementa proporcionalmente al incremento de velocidad.

  23. Recordarle que en el vacio no se trasmite el sonido por lo que la explosión de la nave no se va a escuchar en ese lugar.

  24. a) Si se aproxima su frecuencia es más alta; b) si se aleja su frecuencia es más baja. Ambas respuestas se deben al efecto Doppler en el sonido.

  25. a) Un objeto más grande refleja más onda debido a que en él se refleja un tamaño mayor del frente de onda que emite el murciélago lo que involucra una reflexión de más energía que si se reflejara en un objeto pequeño, por tanto el murciélago escucha un sonido más intenso en ese caso, b) si se acerca su frecuencia es más alta que si se aleja.

  26. a) aumenta, b) disminuye, c) no se ve afectada

  27. Un decibel corresponde a la variación de 2,5 veces la presión del medio.

  28. La frecuencia no cambia. En la situación que se plantea cambiará la longitud de onda del sonido y con ello el sonido que se escuche sufrirá una modificación debido a que tal vez no se produzca una onda estacionaria dentro del tubo, que es lo ideal.

  29. Se están separando.

  30. Disminuye pues ya no se escuchará la onda reflejada en el fondo del tubo.

ejercicios

  1. 2040 m aproximadamente

  2. 1020 m

  3. 34 m

  4. 680 m

  5. 0,0176 s

  6. 1452 m/s

  7. 5.153,72 m/s

  8. 97.142,857 Hz

  9. 3,529x10-4 m

  10. a) 305 Hz, b) 1.586 Hz

  11. a) 305 Hz, b) 58,65 Hz

  12. 448 o 442 Hz

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