Profr. Jonathan Torres Barrera 11 de Enero de 2016

Transcripción

1 FISICA 2: Conceptos de la naturaleza ondulatoria SONIDO 1.- Describe lo siguiente acerca de las ondas: período, amplitud, longitud de onda y frecuencia. 2.- Describe la diferencia entre las ondas mecánicas y las ondas electromagnéticas. 3.- Menciona ejemplos de ondas mecánicas y ondas electromagnéticas. 4.- Cuál es la fuente de todas las ondas? 5.- Qué quiere decir período de un péndulo? 6.- Qué tiene mayor período, un péndulo corto o uno largo? 7.- Qué propiedad de un péndulo lo hace útil en el reloj del abuelo? 8.- Cuántas vibraciones por segundo representa una onda de 250 Hz? Y cuántas vibraciones por segundo representa una onda de radio de 97.7 MHz? 9.- En qué tiempo se produce una onda de un movimiento oscilatorio de 250 Hz? Y cuánto es el período para una onda de radio de 97.7 MHz? 10.- Cómo se relacionan entre sí frecuencia y período? 11.- En una palabra, qué es lo que se mueve de la fuente emisora al receptor, en el movimiento ondulatorio? 12.- Qué significado tiene la velocidad de propagación de las ondas? 13.- Qué dirección tienen las vibraciones en relación con la dirección de propagación de una onda trasversal? 14.- Qué dirección tienen las vibraciones en relación con la dirección de propagación de una onda longitudinal? 15.- La longitud de una onda trasversal es la distancia entre las crestas (o los valles) sucesivas. Cuál es la longitud de una onda longitudinal? 16.- Qué significa que una onda sea amortiguada? 17.- Qué quiere decir principio de superposición? 18.- Describe la diferencia entre interferencia constructiva e interferencia destructiva Qué clases de ondas pueden mostrar interferencia? 20.- Qué se destruye cuando ocurre una interferencia destructiva? 21.- Qué es un nodo? y qué es un antinodo? 22.- En qué principio se basa el sonar? 23.- De qué depende la velocidad de propagación de una onda? Argumenta tu respuesta con algunos ejemplos.

2 24.- Por qué en las ondas circulares y esféricas, la amplitud de las oscilaciones disminuye al aumentar la distancia a la fuente, aunque no actúen fuerzas disipativas? 25.- Si se acorta el péndulo de un reloj, su frecuencia, aumenta, disminuye, o queda igual? 26.- El tiempo necesario para oscilar y regresar (el período) de un columpio, es mayor o menor cuando te paras en él en vez de estar sentado? Explica por qué Puedes dejar balancear una maleta vacía con su frecuencia natural. Si estuviera llena de libros, su frecuencia sería menor, mayor o igual que antes? 28.- Cuál es la frecuencia de rotación del segundero de un reloj? y la del minutero? y la de la manecilla de las horas? 29.- Un peso colgado de un resorte sube y baja una distancia de 30 centímetros dos veces cada segundo. Cuál es su frecuencia? Cuál es su período? y cuál es su amplitud? 30.- Las ondas de radio viajan a la rapidez de la luz km/s. Cuál es la longitud de las onda de radio que se reciben de la estación de MHz en un radio FM? 31.- En un teclado, la frecuencia del do central es de 256 Hz. Cuál es el período de una vibración con este tono? Si al salir del instrumento este sonido lo hace a 340 m/s. Cuál es su longitud de onda en el aire? 32.- Una onda tiene una amplitud de 2 m y una frecuencia de 12 Hz; la distancia entre cresta y cresta es de 5 cm. Encuentra el período de la onda Un entrenador de fútbol, durante un partido de campeonato, se mueve a lo largo de la cancha a razón de 10 veces en 2 minutos. Encuentra la frecuencia de sus pasos Una cámara de fotos automática enfoca un objeto usando una onda de ultrasonido; envía ondas de sonido que se reflejan en la imagen enfocada y vuelven a la cámara. Un sensor detecta el tiempo que la onda tarda en volver y determina la distancia a la que se encuentra el objeto. Si una onda de sonido ( v = 340 m/s) vuelve a la cámara en 0.15 s después de partir de la cámara, cuál es la distancia a la que esta el objeto? 35.- Si la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s, qué longitud de onda tiene una nota musical cuya frecuencia es de 550 Hz? 36.- Se lanza un grito a 34 m de un monte. Si la velocidad del sonido es de 340 m/s, cuánto tiempo transcurre desde que se lanza el grito hasta que se escucha el eco? 37.- Calcular la velocidad de una onda longitudinal cuya frecuencia es de 220 Hz y su longitud de onda es de 10 m 38.- Una lancha sube y baja por el paso de las olas cada 10 s, entre cresta y cresta hay una distancia de 25 m Cuál es la velocidad con la que se mueven las olas? 39.- Por una cuerda tensa se propagan ondas con una frecuencia de 200 Hz y una velocidad de propagación de 130 m/s. Cuál es su longitud de onda? 40.- Calcular la frecuencia y el periodo de las ondas producidas por una cuerda de un arpa si tienen una velocidad de propagación de 680 m/s en cierto material y su longitud de onda es de 0.6 Hz Un barco provisto de un sonar emite una señal ultrasónica para determinar la profundidad del mar en un punto. Si la señal tarda 2.0 s en regresa al barco, considera una velocidad de propagación de 1,500 m/s, Cuál es la profundidad del mar en ese lugar?

3 42.- Calcular la longitud de onda de un sonido cuya frecuencia es de 250 Hz, considera que se propagan en el aire (V = 340 m/s) 43.- Si la velocidad del sonido en el agua es de 1,500 m/s, calcular la longitud de Onda (λ), si la frecuencia (f) es de 1 Hz Si la velocidad del sonido en el agua es de 1,500 m/s, calcular la frecuencia si la longitud de onda (λ) es de 50 m Si la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s, calcular la longitud de Onda (λ), si la frecuencia (f) es de 150 Hz Si la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s, calcular la frecuencia si la longitud de onda (λ) es de 5 m En un tanque de agua, se envían ondas de 0.25 m de longitud. Si se conoce que la primera onda recorre 1 m en s Qué valor tiene la frecuencia de las ondas en el resorte? 48.- Si se considera que la velocidad del sonido en el agua es 1500 m/s, qué longitud de onda tiene una nota musical cuya frecuencia es de 550 Hz? 49.- En una cuerda se provocan 70 ondas completas en 14 segundos, si la velocidad de propagación es de 0.8 m/s Cuál es el valor de la longitud de onda? 50.- En un medio desconocido se envía un sonido cuya frecuencia es de 680 Hz y con una longitud de onda de 0.8 m. Si el sonido emplea en recorrer al material en 2.5 s, cuál es la longitud que mide dicho medio? LUZ 51.- Menciona la aportación que realizaron los personajes siguientes, acerca de la naturaleza de la luz: Arquimedes: Hertz: Huygens: Young: Newton: Planck: Einstein: De Broglie: Maxwell: 52.- Qué es la luz, onda o partícula? 53.- En qué consistieron los métodos para medir la velocidad de la luz, utilizados por: Isaac Newton: Fizeau: Olaf Roemer: Michelson-Morley 54.- Qué símbolo se utiliza para representar la velocidad de la luz en el aire o vacío y qué valor se le considera? 55.- Cómo se propaga la luz y cómo se demuestra esta propagación? 56.- Diferencia los conceptos de sombra y penumbra.

4 57.- Define a la reflexión de la luz; así como a la reflexión especular y reflexión difusa Qué dice la ley principal de la reflexión de la luz? 59.- Qué es un espejo y cuáles son sus tipos? 60.- Define a una imagen virtual y a una imagen real Qué tipo de espejo produce una imagen derecha y de tamaño reducido? 62.- A qué se le llama refracción de la luz? 63.- Cuál es la ley principal de la refracción de la luz? 64.- Menciona en donde aparece la imagen para cada situación siguiente: Al colocar el objeto frente a un espejo cóncavo: a) en el foco del espejo b)entre el foco y el vértice del espejo c) entre el foco y el centro d) al triple de la distancia focal del vértice del espejo 65.- A qué se refiere el índice de refracción y para qué sirve? 66.- Si la luz tuviese la misma rapidez en el aire que en el agua, se refractaría al pasar de manera inclinada del aire al agua? 67.- Traza el rayo correspondiente a la refracción de la luz en cada una de las siguientes situaciones: 68.- Bajo qué condiciones se presenta la Reflexión total interna Por qué se suele llamar tuberías de luz a las fibras ópticas? 70.- Muestra el efecto que realiza una lente convergente a un conjunto de rayos paralelos a su eje Muestra el efecto que realiza una lente divergente a un conjunto de rayos paralelos a su eje Qué significado tiene el foco de una lente? 73.- Cómo se forman los espejismos?

5 74.- En qué consisten los defectos visuales de miopía, hipermetropía y astigmatismo, y qué tipo de lente lo corrige? 75.- Por qué se le dice a una persona que es corto de vista? 76.- Menciona en donde aparece la imagen para cada situación siguiente: Al colocar el objeto en: Frente a una lente convergente a) el foco de la lente b) a la mitad de la distancia focal. c) a una doble distancia focal Frente a una lente divergente 77.- A qué se le llama difracción de la luz?, y cómo se puede observar la difracción de la luz? 78.- Qué experimento realizó Young y para que sirvió? 79.- A qué se refiere la dispersión de la luz? 80.- En qué consiste la polarización de la luz? PROBLEMAS: 81.- Determina para la situación mostrada, los ángulos de incidencia, de reflexión, y de refracción, así como el índice de refracción y la velocidad de la luz del sólido Para el esquema que se muestra, determina la velocidad de la luz en el sólido; y los ángulos de incidencia, de reflexión, y de refracción. Considera que el sólido tiene un índice de refracción de 1.72 de valor Para el esquema que se muestra, determina los ángulos de incidencia, de reflexión, de refracción y la velocidad de la luz en el sólido. (Considera un índice de refracción de 2.20 del sólido).

6 84.- Si la luz viaja a km/s en cierto material, entonces un rayo que incida sobre él con 30º qué ángulo de refracción tendrá? 85.- Si la luz viaja a km/s en cierto material, entonces un rayo que tenga un ángulo de refracción de 35º qué ángulo de incidencia tendrá en el aire? 86.- Si la luz en cierto material, incide desde el aire con un ángulo de 10º, entonces el rayo que pasa a la otra sustancia ( = 1.8) qué ángulo de refracción tendrá? Y con que velocidad se moverá la luz en esta sustancia? 87.- A qué distancia de la Tierra se encuentran las siguientes estrellas? a) Alfa Centauri (Estrella más cercana, pero de menor intensidad que nuestro Sol), su luz nos llega después de 4.24 años. b) La estrella GJ 682 (Estrella detectada actualmente, de las más lejanas a la Tierra), su luz llega en 16.4 años Si Jupiter se encuentra a 6.3 x m de la Tierra. Qué tiempo requiere la luz para ir de la Tierra a Jupiter? 89.- En qué tiempo en segundos y en años, la luz recorre el espacio entre la estrella Wolf 359 y la Tierra, si ésta se encuentra a 7.36 x m? 90.- La luz atraviesa nuestra atmosfera en 33.3 ms, cuánto mide la atmosfera? 91.- A qué distancia de la Tierra se encuentra la estrella DEN (Detectada actualmente como la que tiene mayor masa y una de las más lejanas y conocida)? Si su luz nos llega en 16.2 años Determina el tiempo en años en que nos llega la luz de la estrella Alfa Centauri que se encuentra a millones de km.