2001 J Opción 2 5. Qué se entiende por difracción y en qué condiciones se produce?. ( 1 punto)

Transcripción

1 Página J 1. Al pulsar una cuerda de guitarra, inicialmente en reposo, ésta vibra de tal modo que cada uno de sus puntos comienza a moverse en torno a su posición inicial según la dirección perpendicular a la determinada inicialmente por la propia cuerda. Decimos entonces que en la cuerda se produce una onda armónica. (a) Qué tipo de movimiento describe cada uno de los puntos de la cuerda? (b) Cómo se llaman los puntos de la cuerda que no vibran (es decir, en los que la perturbación es nula en todo instante)? (c) Como mínimo, cuántos puntos de ese tipo hay? (d) Existen instantes en los que todos los puntos de la cuerda tienen la misma velocidad? En caso afirmativo, cuál es el valor de dicha velocidad? (Razónense todas las respuestas.) 1998 S 2. Se tiene un hilo en el que se propaga una onda sinusoidal hacia la parte negativa del eje OX, cuya amplitud es 15 mm, el número de ondas es 5,1m -1 y la frecuencia angular es 21 s -1. (a) Escribir la función de ondas si para el tiempo inicial en el origen de coordenadas la perturbación vale 10 mm y está creciendo. (b) Cuál es la velocidad de la onda? (c) Cuál es la velocidad máxima de un punto del hilo? (d) Cuál es la máxima pendiente del hilo? 3. (a) Qué es una onda estacionaria? Cuáles son sus características principales? Exponer algún fenómeno cotidiano que tenga que ver con las ondas estacionarias. (b) Las ondas de televisión, son estacionarias o de propagación? Son longitudinales o transversales? Necesitan un medio como el aire para propagarse o también se propagan en el vacío? Su longitud de onda es mayor o menor que la longitud de onda de la luz visible? 1999 S 4. Un terremoto produce ondas longitudinales y ondas transversales. (a) En qué se diferencian ambos tipos de ondas? (b) En la corteza terrestre, las primeras se propagan con una velocidad de 8,0 km/s mientras que las segundas lo hacen a 5,0 km/s; si en un observatorio sísmico los dos tipos ondas se reciben con 200 s de diferencia temporal, determínese la distancia del observatorio al hipocentro del terremoto. (c) Si el período de ambas ondas es de 0,55 s, determínense sus frecuencias y longitudes de onda J 5. Qué se entiende por difracción y en qué condiciones se produce?. ( 1 punto) 2001 S 6. Un generador sonoro, cuya frecuencia es de 300 Hz se coloca suspendido sobre la superficie de un lago. Calcular la longitud de onda y la frecuencia de las ondas acústicas que sentirán los peces. (Dato: velocidad de propagación del sonido en el agua: 1450 m/s) (1 punto) J 7. Explica lo que se entiende por refracción de una onda y en qué condiciones se produce. (1,2 puntos) 8. Una onda armónica transversal que se propaga en una cuerda viene dada por y(x,t)= 0,02 Sen(2,5x-3,2t) en unidades del SI. Se pide: (a) Calcula su velocidad de propagación y (b) Cuál es la velocidad máxima de cualquier partícula (o segmento infinitesimal) de la cuerda?. (1,3 puntos) 2002 S 9. Qué se entiende por interferencia de ondas armónicas y en qué condiciones se produce? (1,2 puntos). 10. Una onda armónica transversal en una cuerda viene dada por y(x,t)=0,02 Sen(2,5x- 3,2t), en unidades SI. Calcula: (a) longitud de onda, (b) frecuencia, (c) período (1,3 puntos)

2 Página J 11. Qué se entiende por difracción y en qué condiciones se produce? (1,2 puntos) 12. Cuál debería ser la distancia entre dos puntos de un medio por el que se propaga una onda armónica, con velocidad de fase de 100 m/s y 200 Hz de frecuencia, para que se encuentren en el mismo estado de vibración? (1,3 puntos) 13. Discute razonadamente si la siguiente afirmación es verdadera o falsa: Una explosión gigantesca que tuviera lugar en la Luna se oiría en la Tierra con una intensidad muy pequeña porque la distancia Tierra-Luna es muy grande. (1,2 puntos) 14. Una onda armónica que se propaga transversalmente por una cuerda tiene una velocidad de propagación de 12,4 m/s. Una partícula (o segmento infinitesimal) de la cuerda experimenta un desplazamiento máximo de 4,5 cm y una velocidad máxima de 9,4 m/s. Determinar (a) la longitud de onda y (b) la frecuencia. (1,3 puntos) 2003 S 15. Una onda electromagnética que se propaga en el vacío tiene una longitud de onda de 5x10-7 m. Calcular su longitud de onda cuando penetra en un medio de índice de refracción: n=1,5. (1,2 puntos) 16. La ecuación de una onda transversal que se propaga por una cuerda, expresada en unidades del SI es: y = 0,03 sen(2,2 x-3,5t). Calcular: a) Su velocidad de propagación, longitud de onda y frecuencia b) Cuál es el desplazamiento máximo de cualquier segmento de la cuerda? c) Cuál es la velocidad máxima de cualquier segmento de la cuerda?(1,3 puntos) 2004 J 17. Qué se entiende por ondas estacionarias? Cuándo se producen? Dar ejemplos. (1,2 puntos) 18. Cuál debería ser la distancia entre dos puntos de un medio por el que se propaga una onda armónica, con velocidad de fase de 300 m/s y 100 Hz de frecuencia, para que se encuentren en estados opuestos de vibración? (1,3 puntos) 2004 S 19. Qué se entiende por ondas estacionarias? Dar ejemplos. (1,2 puntos) 20. Sea una onda armónica transversal propagándose a lo largo de una cuerda, descrita (en el S.I) mediante la expresión: y(x,t)= sen(62,8 x t). a) En qué dirección viaja la onda y cuál es su velocidad? b) Calcular su longitud de onda, su frecuencia y el desplazamiento máximo de cualquier elemento de la cuerda. (1,3 puntos) 2005 J 21. Uno de los extremos de una cuerda de 6 m de largo se mueve hacia arriba y abajo con un movimiento armónico simple de frecuencia 60Hz y de pequeña amplitud. Las ondas alcanzan el otro extremo de la cuerda en 0,5 segundos. Hallar la longitud de onda de las ondas transversales en la cuerda. (1,2 puntos) 22. Una persona situada sobre un puente deja caer una piedra desde el reposo y oye su impacto con el agua 4 segundos después de soltarla. Calcular la altura del puente respecto a la superficie del agua. (1.3 puntos)

3 Página S 23. Una onda transversal en una cuerda está descrita por la función y = 0,12 sen(πx/8 + 4πt) (expresada en unidades del SI). Determinar la aceleración y la velocidad transversales en t = 0,2 s para un punto de la cuerda situado en x = 1,6 m.(1,2 puntos). 24. Una visión simplificada de los efectos de un terremoto en la superficie terrestre, consiste en suponer que son ondas transversales análogas a las que se producen cuando forzamos oscilaciones verticales en una cuerda. En este supuesto y en el caso en que su frecuencia fuese de 0,5 Hz, calcular la amplitud que deberían tener las ondas del terremoto para que los objetos sobre la superficie terrestre empiecen a perder el contacto con el suelo (1,3 puntos) J 25. Qué se entiende por ondas estacionarias? Dar ejemplos. (1,2 puntos) 26. Sea una onda armónica transversal propagándose a lo largo de una cuerda, descrita (en el S.I) mediante la expresión: y(x,t)= sen(62,8 x+314 t). a) En qué dirección viaja la onda y cuál es su velocidad? b) Calcular su longitud de onda, su frecuencia y el desplazamiento máximo de cualquier elemento de la cuerda.(1,3 puntos) 2006 S Opción Qué se entiende por ondas estacionarias? Dar ejemplos. (1,2 puntos) 28. Una onda armónica plana que se propaga en un medio, tiene una frecuencia de 500 Hz y una velocidad de propagación de 350 m/s. Qué distancia mínima hay, en un cierto instante, entre dos puntos del medio que oscilan con una diferencia de fase de 60º? (1,3 puntos) 2007 J 29. Explica cómo se forma una onda estacionaria, mencionando algún ejemplo. (1 punto) 30. La ecuación de una onda, expresada en unidades SI, viene dada por A(x, t) = A0 sen (2,5 x - 4t). Calcular: a) su velocidad de propagación; b) su longitud de onda; c) su frecuencia; d) su periodo. (1,5 puntos) 2008 J 31. Por qué podemos ver la luz del Sol pero no podemos oír ningún sonido procedente del mismo? (1 punto) 32. Un niño grita frente a una montaña y oye el eco de su voz 10 s después. a) A qué distancia se encuentra la montaña? b) Si la frecuencia de las ondas sonoras es 1kHz Cuánto vale su longitud de onda? Dato: Velocidad de propagación del sonido en el aire: 340 m/s. (1,5 puntos) 2008 S 33. Qué se entiende por refracción de una onda y en qué condiciones se produce? Razona que características de la onda permanecen constantes y cuales se modifican cuando se produce el fenómeno de la refracción. (1 punto) 34. Escribe la expresión matemática de una onda armónica transversal que se propaga a lo largo del eje X sabiendo que su amplitud es 0,2 m, su velocidad de propagación es 3000 m/s, su frecuencia es 6 khz y que en t = 0 la elongación en el origen de coordenadas es y(x=0, t=0) = -0,2 m. (1,5 puntos) 2009 J Opción Qué es una onda linealmente polarizada? Existen ondas de sonido de ese tipo? (1,0 puntos).

4 Página S Opción Una onda estacionaria en una cuerda tensa tiene por función de ondas: y = 0,040 m cos (40π s -1 t) sen (5,0 π m -1 x) Determine: a) la localización de todos los nodos en 0 x 0,40 m; b) el periodo del movimiento de un punto cualquiera de la cuerda diferente de un nodo; c) la velocidad de propagación de la onda en la cuerda. (1,8 puntos). 37. Clasifique los sonidos según su frecuencia (0,7 puntos) J (General) 38. Una onda armónica de sonido generada por un diapasón de frecuencia 220 Hz excita un tímpano humano que se desplaza armónicamente con una velocidad máxima de 13 mm/s. Si la velocidad de propagación del sonido en el aire es de 340 m/s, determine: a) la longitud de onda del sonido en el aire; b) el período de oscilación del tímpano; c) la amplitud del movimiento armónico del tímpano. (2,5 p) 39. En un experimento de laboratorio se utiliza un muelle vertical sujeto a un techo. Del muelle se van colgando masas diferentes y se pone a oscilar el sistema, obteniéndose los siguientes períodos de oscilación: M (gramos) T (s) 0,689 0,757 0,820 0,878 0,933 Usando un método gráfico, determine la constante elástica del muelle. (1,5 p) 2010 J (Específica) 40. Se producen ondas estacionarias transversales en una cuerda sujeta por ambos extremos con una velocidad de propagación 100 m/s. Determine: a) la frecuencia del armónico fundamental si la longitud de la cuerda es de 60 cm; b) cuando se fija la cuerda a 40 cm de un extremo, qué dos frecuencias fundamentales son las que se generan? (2,5 p) b. Se quiere determinar la velocidad del sonido en el helio a cierta temperatura haciendo experiencias con un diapasón y un tubo largo T introducido parcialmente en agua en un recinto cerrado con helio como atmósfera (véase la figura). La frecuencia usada es 2200 Hz. Las longitudes de onda permitidas (armónicos) verifican la fórmula: X 4 = L 2n 1, n = 1,2,3 42. Se va variando la altura del tubo fuera del agua, obteniéndose resonancia (sonido intenso) para L = 550 mm. La siguiente resonancia se detecta a V = 770 mm. Determine qué armónicos se dan (o sea el valor de n de la fórmula anterior para cada caso) y una estimación de la velocidad del sonido en el helio. (1,5 p)

5 Página S (Específica) 43. Enuncie el principio de Huygens y exponga brevemente una aplicación del mismo. (1 p) 2010 S (General) 44. Una onda armónica en una cuerda tiene por función de ondas: y = 0,3 mm sen (10 m -1 x - 0,1 s -1 t) 45. Determine: a) la máxima distancia que adquiere un punto respecto a la posición de equilibrio; b) la longitud de onda; c) el período; d) la velocidad de la onda; e) la velocidad máxima de una partícula en la cuerda que está en x = 0. (2,5 p) 46. Describa de manera simplificada el funcionamiento del oído humano. (1 p) 47. 4b: Se quiere determinar la velocidad del sonido en el aire a 50 C haciendo experiencias con un diapasón y un tubo largo T introducido parcialmente en agua y que se cierra por su parte superior con una tapa (véase la figura). La frecuencia usada es 220 Hz. Las longitudes de onda permitidas (armónicos) para un tubo cerrado por ambos extremos verifican la fórmula: 2L λ = n, n = 1, 2, 3, 48. Se va variando la altura del tubo fuera del agua, obteniéndose resonancia (sonido más intenso) para L = 416 mm. La siguiente resonancia se detecta a L = 832 mm. Determine a) la longitud de onda; b) qué armónicos se dan (o sea el valor de n de la fórmula anterior para cada caso); c) una estimación de la velocidad del sonido en el aire a la temperatura de 50 C. (1,5 p) 2011 J (Específica) 49. 3) a: Qué tipo de ondas son las electromagnéticas, transversales o longitudinales? Qué magnitud física es la perturbación que se propaga? (1 p) 50. 4) b: Se quiere determinar la velocidad del sonido en el aire a 70ºC haciendo experiencias con un diapasón y un tubo largo T introducido parcialmente en agua y que se cierra por su parte superior con una tapa (véase la figura). La frecuencia usada es 1300 Hz. Las longitudes de onda permitidas (armónicos) para un tubo cerrado por ambos extremos verifican la fórmula: 2L λ = 1. n, n = 1, 2, 3, se va variando la altura del tubo fuera del agua, obteniéndose resonancia (sonido más intenso) para L = 570 mm. La siguiente resonancia se detecta a L = 713 mm. Determine a) la longitud de onda; b) qué armónicos se dan (o sea el valor de n de la fórmula anterior para cada caso); c) una estimación de la velocidad del sonido en el aire a la temperatura de 70ºC. (1,5 p)

6 Página Realice un dibujo del cuarto armónico de una onda estacionaria en una cuerda de piano sujeta por ambos extremos. a) Si la longitud de la cuerda es de 100 cm, cuánto vale la longitud de onda? b) Si la frecuencia generada por ese cuarto armónico es de 925 Hz, cuánto vale la velocidad de propagación? c) cuánto vale la frecuencia del primer armónico? (2,5 p) 52. Qué es la absorción de la luz? (1 p) 2011 J (General) 53. Qué son las ondas electromagnéticas? Cómo se clasifican? (No hace falta hacer la clasificación sino sólo decir cómo se hace.) (1 p) 54. El tamaño de una antena de radio es proporcional a la longitud de onda. Las conexiones inalámbricas de ordenador (WIFI) usan una frecuencia de 2,4 GHz. Cierta antena para WIFI tiene un tamaño de un cuarto de la longitud de onda. Cuál es su tamaño en milímetros? Qué tamaño debería tener el mismo diseño de antena para recibir ondas de UHF para televisión digital terrestre de 800 MHz? (1,5 p) 2011 Jul (Específica) 55. Por qué las ondas de sonido no pueden polarizarse? (1 p) 56. Clasifique según la longitud de onda en el vacío creciente las ondas electromagnéticas siguientes: luz visible, infrarrojos, rayos X, rayos gamma, ondas de radio. (1,5 p) 57. Explique el experimento de Young de las dos rendijas (incluya algún esquema). (1 p) 2011 Jul (General) 58. Describa el fenómeno de difracción de las ondas (incluya algún esquema). (1 p) 59. Al acercarse un tren silbando hacia nosotros, qué le pasa a la frecuencia del sonido respecto al caso en el que el tren está en reposo respecto a nosotros? (explíquese). (1 p) 60. Una onda sonora de 220 Hz de frecuencia en el aire se transmite al agua (la velocidad de propagación del sonido en el agua es 4,4 veces superior a la que tiene en el aire). Cuál es la nueva frecuencia del sonido en el agua? (1,5 p) Junio 2012 (General) 61. Describa el fenómeno de absorción de la luz al atravesar un medio. (1 p) 62. Una explosión de un fuego artificial produce una intensidad sonora de 85 db al nivel del suelo. Si se duplica la cantidad de pólvora usada y así se duplica la energía generada, cuál será el nuevo nivel de intensidad sonora que se detectará a nivel del suelo? (1,5 p) 63. En una cuerda se propaga una onda armónica con una función de ondas: y(x,t) = 0,001 cos(5x-120t) estando las distancias expresadas en metros y los tiempos en segundos. Determine: a) en que sentido se mueve la onda?; b) la velocidad de propagación de la onda; c) la máxima aceleración de un punto de la cuerda; d) es una onda estacionaria (razone la respuesta)? (2,5 p) Junio 2012 (Específica) 64. Explique el fenómeno de la refracción de ondas. Incluya un esquema. (1 p) 65. Enuncie el principio de Huygens (incluya algún esquema). (1 p)

7 Página Se producen ondas estacionarias en una cuerda de longitud 2,5 m bajo tensión sujeta por ambos extremos. La velocidad de propagación de las ondas transversales en la cuerda es de 50 m/s. a) Realice un esquema del modo fundamental. Determine: b) el número de ondas del modo fundamental; c) la frecuencia del modo fundamental; d) Si la cuerda se sujeta por un punto situado a 0,5 m de un extremo, qué dos frecuencias fundamentales aparecen? (2,5 p) 67. a: A qué velocidad se mueven en el aire las ondas de radio generadas por un teléfono móvil? (Expliqúese.) (1 p) Julio 2012 (General) 68. Qué es una onda estacionaria? Dé un ejemplo. (1 p) Julio 2012 (Específica) 69. Por qué se dice que una onda armónica tiene una doble periodicidad en el espacio y en el tiempo? (1 p) 70. Una onda estacionaria en una cuerda de una guitarra de 70 cm de longitud posee un armónico fundamental de frecuencia 300 Hz. a) Dibuje el primer armónico; b) cuánto vale la longitud de onda del armónico fundamental? c) cuánto vale la velocidad de propagación? d) dibuje el tercer armónico; e) cuánto vale la longitud de onda del tercer armónico? (2,5 p) 71. Describa el fenómeno de difracción de las ondas (incluya algún esquema). (1 p) 72. Por qué la luz prodecente de galaxias lejanas está desplazada hacia el rojo? (explíquese). (1 p) 73. Se quiere determinar la velocidad del sonido en el aire a 40ºC haciendo experiencias con un diapasón y un tubo largo T introducido parcialmente en agua y que se cierra por su parte superior con una tapa (véase la figura). La frecuencia usada es 800 Hz. Las longitudes de onda permitidas (armónicos) para un tubo cerrado por ambos extremos verifican la fórmula: = ; n = 1, 2, 3 Se va variando la altura del tubo fuera del agua, obteniéndose resonancia (sonido más intenso) para L = 663 mm. La siguiente resonancia se detecta a L = 884 mm. Determine la longitud de onda, qué armónicos se dan (o sea el valor de n de la fórmula anterior para cada caso), y dé una estimación de la velocidad del sonido en el aire a la temperatura de 40ºC. (1,5 p)