Técnico Profesional FÍSICA

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1 Programa Técnico Profesional FÍSICA Ondas I: ondas y sus características Nº Ejercicios PSU 1. Dentro de las características de las ondas mecánicas se afirma que MC I) en su propagación existe transmisión de energía. II) se propagan en el vacío. III) tienen una rapidez de propagación del orden de 340 m s. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo III. D) solo I y II. E) solo II y III. 2. La siguiente fi gura corresponde al perfi l de una onda mecánica que se propaga en un medio MTP sólido. P Q GUICTC001TC32-A16V1 Si P y Q son nodos, la onda es periódica, su amplitud es 8 [cm] y su longitud de onda es 10 [cm], cuál es la distancia entre P y Q? A) 10 [cm] D) 40 [cm] B) 20 [cm] E) 50 [cm] C) 25 [cm] Cpech 1

2 FÍSICA 3. En la propagación de una onda mecánica y transversal, una determinada partícula del medio MC A) se desplaza con la onda, vibrando paralelamente a la dirección de propagación de esta. B) se desplaza con la onda, vibrando perpendicularmente a la dirección de propagación de esta. C) oscila en torno a un punto fijo, vibrando paralelamente a la dirección de propagación de la onda. D) oscila en torno a un punto fijo, vibrando perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. E) vibra en torno a un punto fijo, desplazándose con la onda siempre en un solo sentido de propagación. 4. En un lago el viento produce ondas periódicas que se propagan a 2 m y cuya longitud de onda s MC es 10 [m]. Cuál es la frecuencia de oscilación de un barco que está anclado en el lago? A) 0,2 [Hz] B) 0,5 [Hz] C) 2,0 [Hz] D) 5,0 [Hz] E) 20,0 [Hz] 5. En una cuerda que se encuentra fija en los extremos y sometida a tensión se pueden generar MC distintos tipos de ondas estacionarias. En cuál de los siguientes modos de vibración se presentan exactamente 4 nodos en la cuerda? A) Primer armónico B) Segundo armónico C) Tercer armónico D) Cuarto armónico E) Quinto armónico 6. Un pulso de una onda desconocida se propaga en dirección vertical, atravesando paulatinamente MTP distintos medios; primero se desplaza por un líquido, luego por un sólido, posteriormente por un gas y finalmente lo hace por el vacío. Al viajar por el gas, se observa que las partículas del medio vibran en dirección horizontal, mientras que la onda se desplaza siempre alejándose del punto en donde fue generada. Considerando esta información, es correcto afirmar que la onda es del tipo A) mecánica, longitudinal y estacionaria. B) mecánica, transversal y viajera. C) electromagnética, longitudinal y estacionaria. D) electromagnética, transversal y viajera. E) mecánica, longitudinal y viajera. 2 Cpech

3 GUÍA 7. En una cuerda de 6 metros de largo, que se encuentra fija en los extremos, se genera una onda MTP estacionaria. Si la cuerda vibra en su frecuencia fundamental, cuál es la distancia entre dos nodos consecutivos? A) 2 [m] B) 3 [m] C) 6 [m] D) 12 [m] E) 24 [m] 8. Si la onda de la figura demoró 30 [s] en ir de A hasta B, cuál de las siguientes alternativas es MC INCORRECTA? A B 90 [m] A) El número de ciclos de la onda es 3. B) La frecuencia es 0,1 [Hz]. C) El periodo es 10 [s]. D) La longitud de onda es 30 [m]. E) La rapidez de propagación es 9 m s. 9. Una onda se desplaza por un medio homogéneo con rapidez constante, tal como lo muestra el MC gráfico adjunto. v m s t [s] Si su longitud de onda es un tercio de la distancia que recorre en 3 segundos, cuál es la frecuencia de la onda? A) 1 [Hz] B) 3 [Hz] C) 100 [Hz] D) 300 [Hz] E) 900 [Hz] Cpech 3

4 FÍSICA 10. Con respecto a la propagación de las ondas electromagnéticas, es correcto afirmar que MC I) pueden viajar en el vacío. II) producen oscilación de las partículas al desplazarse por un medio material. III) no se propagan en medios materiales. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) Solo I y III 11. En una cuerda vibrante se genera una onda estacionaria. Si la frecuencia de oscilación corresponde MC al segundo armónico, cuántos nodos se producen? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) Las ondas mecánicas transversales A y B de la figura recorren desde 0 a P una distancia de MC 18 [cm] en 0,2 [s]. 0 A v P B Al respecto, es INCORRECTO señalar que A) las ondas B y A tienen 4 ciclos y 2 ciclos, respectivamente. B) la longitud de onda de B y A es 4,5 [cm] y 9 [cm], respectivamente. C) la rapidez de propagación de las ondas A y B es 90 cm s. D) el periodo de la onda B es 0,05 [s]. E) la frecuencia de la onda A es 20 [Hz]. 4 Cpech

5 GUÍA 13. Dos personas están en las márgenes opuestas de una laguna de aguas tranquilas. Para MC comunicarse entre sí, una de ellas pone una nota en una botella, la cierra y la deja en la laguna (sin velocidad inicial), perturbando el agua periódicamente para producir ondas que se propaguen. Respecto de esto último, es correcto afirmar que I) mientras mayor sea la frecuencia de las perturbaciones, más rápido llegará la botella a la otra orilla. II) mientras menor sea la frecuencia de las perturbaciones, menor será la longitud de onda de las olas. III) la botella no logrará cruzar la laguna. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) Solo II y III 14. Un dispositivo mecánico produce ondas en una cuerda que se encuentra fija en ambos extremos. MC Si la fuente generadora de ondas aumenta su frecuencia al doble, entonces I) el tiempo que demora en realizar una oscilación una partícula en un antinodo aumenta al doble. II) el tiempo que demora en realizar una oscilación un punto vibrante de la cuerda disminuye a la mitad. III) la rapidez de propagación de la onda aumenta al doble. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo III. D) solo I y III. E) solo II y III. Cpech 5

6 FÍSICA 15. Dos ondas, A y B, se propagan por el mismo medio, recorriendo la misma distancia en el mismo MC tiempo, tal como lo muestra la figura adjunta. A B 40 [m] Respecto a lo anterior, es correcto afirmar que I) ambas poseen la misma frecuencia. II) la rapidez de B es el doble que la rapidez de A. III) la longitud de onda de A es el triple de la de B. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo II y III C) Solo III 16. Cuando una onda estacionaria se genera en una cuerda, es correcto afirmar que MTP I) la onda se desplaza a lo largo de la cuerda con velocidad constante. II) algunas partículas de la cuerda no experimentan vibración, permaneciendo en reposo permanentemente. III) la frecuencia de sus armónicos es un múltiplo entero de su frecuencia fundamental. A) Solo I D) Solo II y III B) Solo I y II E) I, II y III C) Solo I y III 17. P, Q y R equivalen a longitudes iguales que hay entre dos puntos equivalentes y consecutivos de MC un tren de ondas, tal como lo muestra la figura. Q P R Respecto a lo anterior, es correcto afirmar que A) P es el periodo, Q es la frecuencia y R es la longitud de onda. B) Q es un ciclo, P es la amplitud y R es la frecuencia. C) P es el periodo, Q es la longitud de onda y R es un ciclo. D) P, Q y R corresponden a la máxima elongación de las partículas. E) P, Q y R son longitudes de onda. 6 Cpech

7 GUÍA 18. La siguiente expresión permite calcular la rapidez de propagación de una onda mecánica y MTP longitudinal que se desplaza en el aire seco. v = (331,3 + 0,6 T) m s Considerando que T es la temperatura del aire en grados Celsius, cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) correcta(s)? I) La onda demora menos tiempo en recorrer una misma distancia en un día caluroso que en uno frío. II) En la Antártica, en donde la temperatura media es de 17 [ºC], la onda no puede viajar por el aire. III) En una mañana muy fría, en que la temperatura desciende a 0 [ºC], la onda se desplaza por el aire a 331,3 m s. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y III E) Solo II y III 19. Si la dirección y sentido de propagación de una onda mecánica y longitudinal corresponden a los MTP de la flecha de la figura: Cúal(es) de las siguientes alternativas muestra(n) correctamente la dirección y sentido en los que una partícula del medio podría moverse al oscilar? A) Solo I B) Solo III C) Solo I y II D) Solo I y III E) Solo II y III I) II) III) 20. Una onda viaja por una cuerda. Si la distancia entre dos nodos consecutivos es de 6 [cm], cuál MC es su longitud de onda? A) 2 [cm] B) 3 [cm] C) 4 [cm] D) 6 [cm] E) 12 [cm] Cpech 7

8 FÍSICA Tabla de corrección Ítem Alternativa Habilidad 1 Reconocimiento 2 Aplicación 3 Comprensión 4 Aplicación 5 Comprensión 6 Comprensión 7 Comprensión 8 Aplicación 9 Aplicación 10 Reconocimiento 11 Comprensión 12 ASE 13 Comprensión 14 ASE 15 Aplicación 16 Comprensión 17 Comprensión 18 ASE 19 Comprensión 20 Aplicación 8 Cpech

9 GUÍA Resumen de contenidos Las Ondas son perturbaciones que se propagan por un medio, produciendo oscilación en las partículas. Pueden viajar por medios materiales y algunas también por el vacío, transportando energía pero no materia. Monte Longitud de onda Amplitud Nodo Valle Elongación Longitud de onda Línea de equilibrio Observación Rapidez media o rapidez: cociente entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrerla. rapidez = distancia tiempo Longitud de onda ( ):Longitud de un solo pulso. Equivale a la distancia entre 3 nodos consecutivos, o entre 2 montes o valles consecutivos. Unidades S.I.: metro C.G.S.: centímetro = longitud del tren de ondas nº de ondas del tren Periodo (T): Es el tiempo que demora un punto del medio en realizar una oscilación completa. El periodo de una onda permanece constante. Unidades S.I. y C.G.S.: segundo T = tiempo nº de ondas Cpech 9

10 FÍSICA Frecuencia (f): Es la cantidad de oscilaciones que experimenta una partícula del medio en una unidad de tiempo. La frecuencia de una onda permanece constante. Unidades S.I. y C.G.S.: hertz f = nº de ondas tiempo 1 [Hz] = 1 [hertz] = 1 segundo = 1 [rps] = 1 vibración segundo = 1 oscilación segundo = 1 [s 1 ] Relación entre frecuencia y periodo f = 1 T La rapidez de propagación (v) es característica de cada tipo de onda y depende del medio por el cual la onda se propaga. Es constante mientras la onda viaje por el mismo medio. Unidades S.I.: m s C.G.S.: cm s v = f v = 1 T 10 Cpech

11 GUÍA Clasificación de las ondas Mecánicas Se propagan solo por medios materiales. Naturaleza. Electromagnéticas Se propagan por medios materiales y también por el vacío. ONDAS Se clasifi can según Dirección de oscilación de las partículas del medio. Longitudinales Transversales Las partículas del medio oscilan en la dirección de propagación de la onda. Las partículas del medio oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Viajeras Se propagan en un solo sentido. Sentido de propagación. Estacionarias Se forman por la superposición de dos ondas viajeras que se propagan en sentidos contrarios. Cpech 11

12 FÍSICA Ondas estacionarias Las ondas estacionarias se forman por la superposición de dos ondas viajeras que se propagan en sentidos contrarios. Estas ondas se pueden generar en distintos medios como cuerdas, resortes y columnas de aire. Nodo Antinodo Antinodo Antinodo Nodo Nodo Nodo 2 2 En una cuerda fija en los extremos, al generarse una onda estacionaria la longitud de la cuerda corresponde a un múltiplo entero de semilongitudes de onda, tal como lo muestra la figura anterior, en donde la cuerda vibra en su tercer armónico y su longitud corresponde a L = 3 2. En general 2 L = n 2 Donde: L es la longitud de la cuerda. n es un número entero (cantidad de antinodos de la onda estacionaria). es la longitud de onda. Modos de vibración en una cuerda fija en los extremos. Fundamental o primer armónico n = 1 n = 2 Segundo armónico n = 3 Tercer armónico n = 4 Cuarto armónico Rapidez de propagación de las ondas en una cuerda En una cuerda de densidad lineal (masa por unidad de longitud) sometida a una tensión T, la rapidez de propagación v de una onda está dada por: v = T o v = T L m Donde: L es el largo de la cuerda. m es la masa. 12 Cpech Registro de propiedad intelectual de Cpech. Prohibida su reproducción total o parcial.

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