ÁREA DE FÍSICA GUÍA DE APLICACIÓN TEMA: ACÚSTICA Y ÓPTICA GUÍA: 1203 ESTUDIANTE: FECHA:

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1 ÁREA DE FÍSICA GUÍA DE APLICACIÓN TEMA: ACÚSTICA Y ÓPTICA GUÍA: 1203 ESTUDIANTE: FECHA: ACÚSTICA Resuelva cada uno de los siguientes problemas haciendo el proceso completo. 1. Un estudiante golpea el agua de una cubeta 3 veces por segundo, y nota que la onda producida recorre 45 cm en 5 segundos. Cuál es la longitud de la onda del fenómeno? 2. Un diapasón hace vibrar el aire de un tubo sonoro en donde las ondas sonoras viajan a la velocidad de 340 m/s. Si la longitud de onda es de 20 cm, cuál es la frecuencia del diapasón? 3. Escribir la ecuación de una onda que avanza en el sentido positivo de la X y que tiene por amplitud 5 cm, por frecuencia angular 4 rad/s y por número de onda angular 5 rad/cm. 4. Escribir la ecuación de una onda que avanza en el sentido positivo de las X y por amplitud 7 cm., por frecuencia 15 Hz y una velocidad de 5 m/s. 5. Cuál es la velocidad de las ondas transversales en una cuerda de 2 m de longitud y 100 gr. de masa, sometido a una tensión de 80 N? 6. Una cuerda de 20 m. de longitud y gr de masa tiene un extremo fijo y el otro pasa por una polea y sostiene un cuerpo de masa de 8 kg. Cuánto tiempo gasta un pulso para recorrer toda la cuerda? 7. Cuántas personas deben gritar a razón de 60 decibeles cada una, para producir en total un nivel de intensidad sonora de 80 decibeles? 8. Un violín produce un nivel de intensidad de 40 decibeles. Qué nivel de intensidad producen 10 violines? 9. Una persona situada a un metro de distancia de una fuente sonora recibe un nivel de intensidad de 40 decibeles. A qué distancia no oirá la fuente? 10. Dos sonidos de frecuencia 150 y 175 Hz, son armónicos de la misma frecuencia fundamental. Cuál es esta frecuencia? ÓPTICA, REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE LA LUZ 1. El año luz es una unidad que sirve como medida de longitud en Astronomía. Se lo define como la longitud recorrida por un rayo luminoso en un año. Exprese un año-luz en km. 2. Calcular el tiempo que tarda en llegar a la Tierra la luz de una estrella situada a km. 3. Cuál será la distancia a que se encuentra una estrella cuya luz tarda 3,5 años en llegar a la Tierra? 4. Cuánto tiempo tardará la luz del Sol en llegar a la Tierra si se admite como distancia aproximada entre ellos km? 5. A qué distancia se encuentra una estrella cuya luz tarda un año en llegar a la Tierra? 6. Un rayo luminoso pasa del aire a otro medio formando un ángulo de incidencia

2 de 40º y uno de refracción de 45º. Cuál es el índice de refracción relativo de ese medio? 7. Calcular el ángulo de incidencia de un rayo luminoso que al pasar del aire a la parafina, cuyo índice de refracción es 1,43, forma un ángulo de refracción de 20º. 8. Un rayo luminoso pasa del aire al alcohol, cuyo índice relativo de refracción es 1,36, cuál es el ángulo límite? 9. Si el ángulo límite de una sustancia es de 42º, cuál es el índice de refracción? 10. Teniendo en cuenta que la luz se propaga con una velocidad de km/s, calcular el tiempo que tardaría un rayo de luz que se emitiera desde la Tierra, para llegar a la Luna, sabiendo que la distancia es de km. 11. Qué entiende por cuerpos luminosos e iluminados? 12. Qué son cuerpos opacos, transparentes y traslúcidos? 13. Cómo se propaga la luz? 14. Qué consecuencias surgen de este modo de propagación? 15. Cuál es la velocidad de propagación de la luz? 16. Qué métodos conoce para calcular ese valor? 17. A qué se llama refracción de la luz? 18. Cuáles son las leyes de la refracción? 19. A qué se llama índice relativo de refracción? 20. A qué se llama índice absoluto de refracción? 21. Cómo se relaciona el índice de refracción con la velocidad de la luz? Solucionar y graficar la situación: 22. Se ubica un objeto a 5 cm del vértice de un espejo cóncavo. Si el radio de la curvatura del espejo es de 24 cm, a qué distancia del espejo se forma la imagen? Es real o virtual? 23. La imagen obtenida mediante un espejo esférico cóncavo está a 8 cm del espejo. Si el objeto se encuentra a 24 cm del mismo, cuál es el radio de curvatura del espejo? 24. Frente a un espejo esférico cóncavo de 25 cm de distancia focal se coloca un objeto, y la imagen obtenida es 3 veces mayor. A qué distancia se halla el objeto? 25. A 10 cm del vértice de un espejo esférico convexo se coloca un objeto. Si la distancia focal es de 18 cm, indicar a qué distancia se forma la imagen. 26. El radio de curvatura de un espejo esférico cóncavo es de 50 cm, si se colocara un objeto a 30 cm del espejo, cuál es la distancia objeto-imagen? 27. La distancia focal de un espejo es de 18 cm, a qué distancia del espejo estará la imagen de un objeto ubicado a 40 cm del foco? Será real o virtual? 28. Cuál es el radio de curvatura de un espejo cóncavo si un objeto situado a 12 cm forma su imagen a 18 cm? 29. Mediante un espejo convexo un objeto situado a 15 cm da una imagen a 18 cm, cuál es la distancia focal? 30. Un objeto se coloca frente a un espejo cóncavo y su imagen está al triple de la distancia objeto-espejo. Si el radio de curvatura es de 30 cm, a qué distancia está el objeto y la imagen respecto del espejo? 31. Qué es un espejo esférico? 32. Qué es el foco de un espejo esférico? 33. Qué entiende por focos conjugados? Cuál es la condición que cumplen? 34. En qué condiciones la imagen se forma en el infinito? 35. Qué rayos se usan para determinar geométricamente la imagen en un espejo esférico? 36. Cómo es la imagen en un espejo cóncavo? 37. Para cada una de las siguientes gráficas, especifique o trace los siguientes elementos:

3 a. e. b. f. c. g. d. h.

4 La dirección de los rayos incidentes y reflejados. Sentido del objeto y de la imagen. Eje principal (E.P. Cuál es?) El Vértice (V. Dónde está localizado?) El centro de curvatura (O, dónde está localizado? El Foco (F. Dónde está localizado? Posición de la imagen ( entre qué puntos se encuentra?) Posición del objeto ( entre qué puntos se encuentra?) Tipo de espejo ( cóncavo, convexo o plano?) Naturaleza de la imagen ( real o virtual?) Tamaño de la imagen ( igual, menor o mayor?) Sentido de la imagen ( igual o invertido?) Características de cada uno de los rayos incidentes. Características de cada uno de los rayos reflejados (paralelos al E.P., pasa por el F, pasa por O, o incide en V). Cuando el objeto se encuentra inclinado, cómo se verá la imagen? La imagen sufre alguna deformación lateral? ( La imagen se deforma cuando es vista de frente?) La imagen sufre alguna deformación de fondo? ( La imagen se deforma cuando es vista en profundidad?) 39. Un rectángulo de 10.0 cm x 20.0 cm se coloca de manera que su borde derecho está a 40.0 cm a la izquierda de un espejo esférico cóncavo. El radio de curvatura del espejo es 20.0 cm. Dibuje la imagen vista a través de este espejo. Cuál es el área de la imagen? 40. Un espejo cóncavo tiene un radio de curvatura de 60 cm. Calcule la posición de la imagen y el aumento de un objeto colocado frente al espejo a distancias de 90 cm y 20 cm. Dibuje diagramas de rayos para obtener la imagen en cada caso. 41. Una dedicada aficionada a los carros deportivos pule las superficies interior y exterior de un tapón de rueda que es una sección de una esfera. Cuando observa desde un lado del tapón, ve una imagen de su cara 30.0 cm atrás del tapón. Después lo voltea y ve otra imagen (el de su cara a 10.0 cm atrás del tapón. A qué distancia está su cara del tapón? Cuál es el radio de curvatura del tapón? 42. Qué es una lente? 43. Qué tipos de lentes conoce? 44. A qué se llama eje principal? 45. Qué propiedades tiene el centro óptico? 46. Cómo se construyen gráficamente las imágenes? 47. A qué se llama potencia de una lente? En qué unidad se mide? 48. Cuál es el funcionamiento óptico del ojo? 49. Cuáles son los defectos de la visión y cómo se corrigen? Solucionar: 50. Un rayo de luz incide con un ángulo de 30º proveniente del aire hacia un medio transparente, si sufre una desviación de 15º, cuál es el índice de refracción del medio? Haga la gráfica. 38. Un espejo cóncavo tiene una longitud focal de 40.0 cm. Determine la posición del objeto para la cual la imagen resultante está de pie y es cuatro veces el tamaño del objeto. 51. La ley de refracción de Snell se puede escribir como:

5 n2 / n1 = Sen i / Sen r = V1 / V2 Siendo V la velocidad de la luz en el medio correspondiente. Use la relación anterior para determinar lo siguiente: a. Cuál es la velocidad de la luz en el agua si su índice de refracción es 4/3? b. En cierto medio transparente la velocidad de la luz es km/s. Cuál es su índice de refracción? FOCAL f OBJETO do IMAGEN di ALTURA OBJETO Ho ALTURA IMAGEN Hi AUMENTO A 40 cm 30 cm 8 cm -30 cm 20 cm 6 cm 80 cm 120 cm 5 cm 4 cm 3 30 cm 45 cm 6 cm 120 cm 50 cm 3 cm -80 cm 0.5 c. Un rayo de luz incide del agua con un ángulo incidente de 45º a un medio transparente con un ángulo de refracción de 60º. Cuál es el índice de refracción del medio transparente? 52. Determine para qué tipo de situaciones son útiles los espejos cóncavos y los convexos, en qué aparatos o instrumentos ópticos están involucrados. 53. Los datos que aparecen en la tabla corresponden a objetos colocados al frente de espejos o lentes esféricas. Encuentre los valores que hacen falta en la tabla y haga la gráfica correspondiente:

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