FÍSICA. 2º BACHILLERATO. BLOQUE II. VIBRACIONES Y ONDAS. Examen 2

Transcripción

1 Examen 2 1. Diga si es cierto o falso y razone la respuesta: La frecuencia con la que se percibe un sonido no depende de la velocidad del foco emisor. 2. Dibujar, superponiendo en la misma figura, dos ondas de modo que una de ellas tenga el doble de amplitud y la mitad de frecuencia que la otra. Además su diferencia de fase inicial debe ser de 90º. 3. Energía de las ondas. 4. La ecuación de una onda es: y(x,t) = 0,2 sen 2π (3t-0,05x) medidas x e y en metros y t en segundos. Determine: a) la frecuencia y amplitud de la onda, b) la longitud de onda, c) la velocidad de propagación. 5. Se cuelga una masa de 100 g de un resorte cuya constante elástica es 10 N/m, se la desplaza luego 10 cm hacia debajo de su posición de equilibrio y se la deja luego en libertad para que pueda oscilar libremente. Calcular: a) El periodo del movimiento. b) La ecuación del movimiento. c) La velocidad y la aceleración máximas.

2 Examen 3 1. Di si es cierto o falso y razona la respuesta: La velocidad del M.A.S. es nula en los puntos en los que la elongación es máxima. 2. Energía de las ondas. 3. Un movimiento ondulatorio que se propaga a través de un medio absorbente reduce su intensidad inicial a la mitad después de atravesar una capa de 6,93 cm Qué grosor deberíamos poner para conseguir reducir la intensidad hasta el 10% del valor inicial? 4. Encontrar la ecuación de una onda estacionaria sabiendo que la onda directa y la reflejada se propagan a 1500 m/s y 300 Hz con una amplitud de 2 cm. Encontrar también la condición de los nodos y de los vientres. 5. Explica como se forman ondas estacionarias en una cuerda sujeta por un extremo. Dibuja la vibración fundamental así como el tercer y quinto armónicos.

3 Examen 4 1. El estudio experimental del movimiento armónico simple de una partícula de 250 g se hace tomando t=0 en el instante en que pasa la partícula por el punto de equilibrio y de elongación negativa a positiva. Si tarda 1 minuto y 20 segundos en describir 100 oscilaciones completas, y el valor máximo de la fuerza que produce el movimiento es F = 25 N, determinar: A, ω y φ 0 en la ecuación del movimiento: x = A cos(ωt +φ 0 ). 2. El sonido. 3. Di si es cierto o falso y razona la respuesta: En las ondas estacionarias se transporta energía. 4. Dibujar, superponiendo en la misma figura, dos ondas de modo que una de ellas tenga la mitad de amplitud y la mitad de frecuencia que la otra. Además su diferencia de fase debe ser de 180º. 5. La ecuación de una onda que se propaga por una cuerda es y = 0,4 sen (0,07 x 13 t) Qué onda habrá que añadirle para que resulte una onda estacionaria? Cuál es la velocidad de propagación de la onda? Cuál es la distancia entre dos nodos consecutivos? Y entre dos vientres?

4 Examen 5 1. El estudio experimental del movimiento armónico simple de una partícula de 250 g se hace tomando t=0 en el instante en que pasa la partícula por el punto de equilibrio y de elongación negativa a positiva. Si tarda 1 minuto y 20 segundos en describir 100 oscilaciones completas, y el valor máximo de la fuerza que produce el movimiento es F = 25 N, determinar: A, ω y φ 0 en la ecuación del movimiento: x = A cos(ωt +φ 0 ). 2. Di si es cierto o falso y razona la respuesta: "La ecuación de una onda siempre es doblemente periódica." 3. La ecuación de una onda en una cuerda es: y=0,03sen 3,5 t 2,2 x en unidades S.I. Hallar: a) La longitud de onda. b) El periodo. c) La velocidad de propagación de la onda. d) La velocidad máxima de vibración de un punto de la cuerda. 4. Ondas estacionarias. 5. Encontrar la ecuación de una onda estacionaria sabiendo que la onda directa y la reflejada se propagan a 1500 m/s y 300 Hz con una amplitud de 2 cm. Encontrar también la condición de los nodos y de los vientres.

5 Examen 6 1. Movimientos vibratorios en la naturaleza. 2. Di si es cierto o falso y razona la respuesta: "Cada partícula de una cuerda por la que se propaga una onda sinusoidal realiza un movimiento armónico 3. Se produce una explosión en el aire que libera una energía de J en una centésima de segundo. Si la onda sonora tiene una longitud de onda de 50 cm y la velocidad del sonido en ese aire es de 330 m/s, calcular, prescindiendo de la absorción: a) Frecuencia de la onda sonora. b) Intensidad de la onda a 50 m de la explosión. c) Intensidad de la onda a 100 m de la explosión. 4. Explica como se forman ondas estacionarias en una cuerda sujeta por ambos extremos. Dibuja la vibración fundamental así como el segundo y quinto armónicos. 5. Una onda estacionaria que responde a la ecuación y = 0,8 sen 4πx/3 cos 10πt en unidades S. I., se propaga por una cuerda. Determina la amplitud, frecuencia y longitud de onda de las ondas que por superposición provocan la vibración descrita. Calcula la distancia entre dos nodos de la cuerda.

6 Examen 7 1. Diga si es cierto o falso y razone la respuesta. La velocidad de una onda armónica sobre una cuerda es proporcional a su longitud de onda. 2. Definir o explicar los siguientes conceptos: a) Interferencia constructiva b) Onda longitudinal c) Función de onda d) Principio de superposición e) Número de onda f) Frecuencia. 3. Què son las interferencias? Cuándo se producen? 4. La distancia que separa dos nodos consecutivos en un sistema de ondas estacionarias sonoras en el aire es de 75 cm. Calcular la frecuencia y el periodo del sonido. Velocidad del sonido = 340 m/s. 5. Por una cuerda tensa y elástica pueden transmitirse ondas armónicas a la velocidad de 20 ms-1. Si en un punto de la cuerda se produce un movimiento armónico simple de amplitud m y frecuencia 10 Hz. a) Escribir la ecuación de la onda armónica generada en la cuerda b) Explicar la doble periodicidad, en el tiempo y en el espacio, que presenta la onda.

7 Examen 8 1. Diga si es cierto o falso y razone la respuesta. La potencia transmitida por una onda es proporcional al cuadrado de la amplitud de la onda 2. Una onda armónica con una frecuencia de 60 Hz y una amplitud de 0,02 m se propaga hacia la derecha a lo largo de una cuerda con una velocidad de 10 m/s. Escribir una expresión que sea adecuada para la función de onda de la misma. 3. La función de onda y(x,t) correspondiente a una cierta onda estacionaria en una cuerda fija por ambos extremos viene dada por y(x,t) = 0,30 sen 0,20x cos 300t, con x e y en cm y t en s, (a) Cuáles son la longitud de onda y frecuencia de esta onda? (b) Cuál es la velocidad de las ondas transversales en esta cuerda? (c) Si la cuerda está vibrando en su cuarto armónico, cuál es su longitud? 4. La energía de las ondas. 5. Dibujar, superponiendo en la misma figura, dos ondas de modo que una de ellas tenga la mitad de amplitud y el doble de frecuencia que la otra. Además su diferencia de fase inicial debe ser de 180º.

8 Examen 9 1. Ondas estacionarias. 2. Diga si es cierto o falso y razone la respuesta: Si una onda armónica que se propaga en un medio elástico avanza n metros, una partícula de dicho medio elástico recorre también n metros. 3. La ecuación de una onda es: Y = 8 sen π(0,02x-t) medidas x e y en cm y t en segundos. Determinar la amplitud, la frecuencia y la velocidad máxima de oscilación que puede tener un punto cualquiera de la cuerda. 4. Una onda armónica esférica tiene de intensidad W/cm 2 a 20 m del foco emisor. Si no hay absorción, calcular: a) La energía emitida por el foco emisor en dos minutos b) La amplitud de la onda a los 50 metros, si a los 20 metros es de 0,1 cm. 5. Un resorte de acero tiene una longitud de 15 cm y una masa de 50 g. Cuando se le cuelga en uno de sus extremos una masa de 50 g se alarga, quedando en reposo con una longitud de 17 cm. Calcular: a) La constante elástica del resorte b) La frecuencia de las vibraciones si se le cuelga una masa de 90 g y se le desplaza ligeramente de su posición de equilibrio.

9 Examen Diga si es CIERTO o FALSO y razone la respuesta: Es imposible polarizar una onda longitudinal 2.- La ecuación de una onda es: y(x,t) = 0,4 sen π (3t+12x) medidas x e y en metros y t en segundos. Determine: a) La amplitud, la frecuencia y la longitud de onda. b) La posición del punto situado en x=2m en el instante t=2s. c) Con qué onda debe interferir para producir una onda estacionaria? 3.- Qué son interferencias? Cuándo se producen? 4.- Dibujar, superponiendo en la misma figura, dos ondas de modo que una de ellas tenga la mitad de amplitud y el doble de frecuencia que la otra. Además su diferencia de fase inicial debe ser de 180º. 5.- Una fuente emisora de 4 W produce ondas esféricas en un medio no absorbente Cuál es la intensidad de la onda a 30 cm de distancia del foco emisor? 6.- Energía de las ondas. NOTA: Escoger cinco de las seis preguntas.

10 Examen 10 1.Diga si es cierto o falso y razone la respuesta: En un M. A. S. la energía es proporcional a la amplitud. 2.Tenemos una onda de 0,12 m de amplitud, 3 m de longitud de onda y 5 Hz de frecuencia. A) Calcula el periodo y la velocidad de propagación de la onda. B) Escribe la ecuación de la onda. C) Cuál es la distancia mínima entre dospuntos que estén en oposición de fase? 3.Las ecuaciones de dos ondas armónicas son: y 1 = 3 sen (1000t 200x) e y 2 = 3 sen (1000t + 200x), expresadas en unidades S. I. Calcula: a) la ecuación de la onda estacionaria resultante de su interferencia; b) la amplitud de los nodos de la onda; c) el valor de la longitud de onda; d) la distancia que separa dos vientres consecutivos. 4. Qué es el efecto Doppler? Tendrá algún efecto visible el efecto Doppler en la luz? Por qué? 5.El sonido

11 Examen 11 1.Una onda de 0,3 m de amplitud tiene una frecuencia de 6 Hz y una longitud de onda de 5 m. Calcula: a) el periodo y la velocidad de propagación de la onda; b) la función de onda; c) la distancia mínima de dos puntos que estén en fase. 2.Diga si es cierto o falso y razone la respuesta: El periodo de una onda que se propaga por un medio se duplica si se duplica la longitud de onda. 3.Dibujar, superponiendo en la misma figura, dos ondas de modo que una de ellas tenga la mitad de amplitud y la mitad de frecuencia que la otra. Además su diferencia de fase debe ser de 180º. 4.Movimientos vibratorios en la naturaleza. 5.Encontrar la ecuación de una onda estacionaria sabiendo que la onda directa y la reflejada se propagan a 1500 m/s y 300 Hz con una amplitud de 2 cm. Encontrar también la condición de los nodos y de los vientres.

12 Examen La ecuación de una onda armónica viene dada por: y = 0,05 sen (1992t 6x), en unidades S. I. a) Calcula la amplitud, la frecuencia y la longitud de onda; b) calcula la distancia recorrida por la onda en 3 s. c) escribe la ecuación de una onda idéntica a la anterior que se propague en sentido contrario. 2. Energía de las ondas. 3. Diga si es cierto o falso y razone la respuesta: Cuando una cuerda de violín se pulsa con el arco, vibra con una única frecuencia, que es la fundamental. 4. Una persona carga el maletero de un coche, de 700 kg de masa, con 50 kg de maletas. Ello hace que descienda 0,4 cm el centro de gravedad del vehículo. Calcula: a) la constante elástica de los muelles amortiguadores del coche; b) el periodo de vibración si se retiran las maletas del automóvil; c) el periodo de vibración cuando las maletas están dentro del coche; d) la frecuencia angular del movimiento armónico en ambos casos. 5. Un tubo estrecho mide 2 m de longitud. Calcula la frecuencia fundamental de vibración y los dos siguientes armónicos si: a) el tubo está abierto en sus dos extremos; b) El tubo sólo tiene abierto un extremo.

13 Examen 13 1.Explica qué significa que dos partículas de un medio por el que se propaga una onda estén en fase. 2.Por una cuerda tensa y elástica pueden transmitirse ondas armónicas a la velocidad de 20 ms -1. Si en un punto de la cuerda se produce un movimiento armónico simple de amplitud m y frecuencia 10 Hz. c) Escribir la ecuación de la onda armónica generada en la cuerda d) Explicar la doble periodicidad, en el tiempo y en el espacio, que presenta la onda. 3.Ondas estacionarias 4.Diga si es cierto o falso y razone la respuesta: "La ecuación de una onda siempre es doblemente periódica." 5.Un cuerpo de 300 g se mueve con movimiento armónico simple, siendo su frecuencia angular de 15 rad/s. Si la amplitud vale 6 cm, calcula: a) la constante elástica; b) la energía potencial que almacena; c) la velocidad máxima.

14 Examen 10 1.Diga si es cierto o falso y razone la respuesta: En un M. A. S. la energía es proporcional a la amplitud. 2.Tenemos una onda de 0,12 m de amplitud, 3 m de longitud de onda y 5 Hz de frecuencia. A) Calcula el periodo y la velocidad de propagación de la onda. B) Escribe la ecuación de la onda. C) Cuál es la distancia mínima entre dospuntos que estén en oposición de fase? 3.Las ecuaciones de dos ondas armónicas son: y 1 = 3 sen (1000t 200x) e y 2 = 3 sen (1000t + 200x), expresadas en unidades S. I. Calcula: a) la ecuación de la onda estacionaria resultante de su interferencia; b) la amplitud de los nodos de la onda; c) el valor de la longitud de onda; d) la distancia que separa dos vientres consecutivos. 4. Qué es el efecto Doppler? Tendrá algún efecto visible el efecto Doppler en la luz? Por qué? 5.El sonido

15 Examen 11 1.Una onda de 0,3 m de amplitud tiene una frecuencia de 6 Hz y una longitud de onda de 5 m. Calcula: a) el periodo y la velocidad de propagación de la onda; b) la función de onda; c) la distancia mínima de dos puntos que estén en fase. 2.Diga si es cierto o falso y razone la respuesta: El periodo de una onda que se propaga por un medio se duplica si se duplica la longitud de onda. 3.Dibujar, superponiendo en la misma figura, dos ondas de modo que una de ellas tenga la mitad de amplitud y la mitad de frecuencia que la otra. Además su diferencia de fase debe ser de 180º. 4.Movimientos vibratorios en la naturaleza. 5.Encontrar la ecuación de una onda estacionaria sabiendo que la onda directa y la reflejada se propagan a 1500 m/s y 300 Hz con una amplitud de 2 cm. Encontrar también la condición de los nodos y de los vientres.

16 Examen 12 1.La ecuación de una onda armónica viene dada por: y = 0,05 sen (1992t 6x), en unidades S. I. a) Calcula la amplitud, la frecuencia y la longitud de onda; b) calcula la distancia recorrida por la onda en 3 s. c) escribe la ecuación de una onda idéntica a la anterior que se propague en sentido contrario. 2. Energía de las ondas. 3.Diga si es cierto o falso y razone la respuesta: Cuando una cuerda de violín se pulsa con el arco, vibra con una única frecuencia, que es la fundamental. 4.Una persona carga el maletero de un coche, de 700 kg de masa, con 50 kg de maletas. Ello hace que descienda 0,4 cm el centro de gravedad del vehículo. Calcula: a) la constante elástica de los muelles amortiguadores del coche; b) el periodo de vibración si se retiran las maletas del automóvil; c) el periodo de vibración cuando las maletas están dentro del coche; d) la frecuencia angular del movimiento armónico en ambos casos. 5.Un tubo estrecho mide 2 m de longitud. Calcula la frecuencia fundamental de vibración y los dos siguientes armónicos si: a) el tubo está abierto en sus dos extremos; b) El tubo sólo tiene abierto un extremo.

17 Examen 13 1.Explica qué significa que dos partículas de un medio por el que se propaga una onda estén en fase. 2.Por una cuerda tensa y elástica pueden transmitirse ondas armónicas a la velocidad de 20 ms -1. Si en un punto de la cuerda se produce un movimiento armónico simple de amplitud m y frecuencia 10 Hz. e) Escribir la ecuación de la onda armónica generada en la cuerda f) Explicar la doble periodicidad, en el tiempo y en el espacio, que presenta la onda. 3.Ondas estacionarias 4.Diga si es cierto o falso y razone la respuesta: "La ecuación de una onda siempre es doblemente periódica." 5.Un cuerpo de 300 g se mueve con movimiento armónico simple, siendo su frecuencia angular de 15 rad/s. Si la amplitud vale 6 cm, calcula: a) la constante elástica; b) la energía potencial que almacena; c) la velocidad máxima.