13 exemplos de ondas mecánicas
1. Diferenza de fase das ondas transversais
Observa a seguinte imaxe dunha onda sinusoidal.
Se a lonxitude de onda da sinusoide anterior é de 80 cm, entón o punto que ten unha diferenza de fase de ¾ é…
A. P con Q
B. P con R
C. P con S
D. Q con S
E. R con S
Discusión
PQ = 3/4 de lonxitude de onda
PR = 1 1/2 = 1,5 lonxitudes de onda
PS = 2 lonxitudes de onda
QS = 1 1/4 = 1,25 lonxitudes de onda
RS = 1/2 lonxitude de onda
A resposta correcta é A.
2. Tubos de órgano abertos e pechados
Dispóñense dous tubos de órgano, un aberto e o outro pechado, cada un de igual lonxitude. Se a velocidade do son no aire é de 340 m/s, entón a relación entre as frecuencias sobretonais dos dous tubos de órgano abertos e as frecuencias sobretonais dos dous tubos de órgano pechados é...
Discusión
Sábese:
A lonxitude dun tubo de órgano aberto e pechado é a mesma.
Velocidade do son no aire (v) = 340 m/s
Preguntou:
Resposta: Comparación da frecuencia f do segundo sobretono (f3 ) dun tubo de órgano aberto e pechado
Tubo de órgano aberto
Un tubo de órgano aberto ou tubo aberto é un tubo que ten os dous extremos abertos como na imaxe lateral.
A figura da dereita é unha gráfica das ondas sonoras nun tubo de órgano aberto, onde os nodos representan a densidade do aire e os antinodos representan a tensión do aire.
Paso fundamental (f 1 ) = v / 2L = 340/2L = 170/L
Segundo sobretono (f 3 ) = 3 f 1 = 3 (170/L) = 510/L
Tubo de órgano pechado
Un tubo de órgano pechado, ou tubo pechado, é un tubo cun extremo aberto e o outro pechado, como se mostra na figura seguinte. Se ambos extremos do tubo están pechados, non se pode usar.
A figura da dereita é unha gráfica das ondas sonoras nun tubo de órgano pechado, onde os nodos representan a densidade do aire e os antinodos representan a tensión do aire.
Paso fundamental (f 1 ) = v / 4L = 340/4L = 85/L
Segundo sobretono (f 3 ) = 3 f 1 = 3 (85/L) = 255/L
Comparación da frecuencia do segundo sobretono f ( f3 ) de tubos de órgano abertos e pechados
510/L : 255/L
510: 255
2: 1
3. Nivel de intensidade da onda sonora
Unha fonte de ondas sonoras cunha potencia de 12,56 W emite ondas no medio circundante de forma homoxénea. A intensidade limiar do son é de 10⁻¹² Wm⁻² . A magnitude da intensidade de radiación da onda a unha distancia de 10 metros da fonte é...
Discusión
Sábese:
Daya = 12,56 Watt
Intensidade limiar do son (I o ) = 10⁻¹² Wm⁻²
Distancia (r) = 10 metros
Pregunta: Nivel de intensidade (TI)
Resposta:
A fórmula para a relación entre potencia (P), intensidade (I) e distancia (r):
Nivel de intensidade (TI):
4. Intensidade do son
Un sistema de altofalantes emite 36 π vatios de potencia acústica e un nivel de intensidade de 80 dB cando se escoita a unha distancia x do altofalante. (I o = 10⁻¹² vatios.m⁻² ). O valor correcto de x é…
A. 100 m
B. 160 m
C. 175 m
D. 225 m
E. 300 m
Discusión
Sábese que:
Potencia (P) = 36 π vatios
Nivel de intensidade (TI) = 80 dB
Distancia = x
Límite de audición humana (I o ) = 10⁻¹² W atm⁻²
Pregunta: Valor de x
Resposta:
A fórmula para a relación entre potencia (P), intensidade (I) e distancia (x):
Primeiro calcula a intensidade do son á distancia x:
Intensidade do son:
Calcula o valor de x:
A resposta correcta é E.
5. Onda viaxeira
Pregunta nº 24 do exame nacional de física SMA/MA 2015/2016
A ecuación da onda viaxante expresada no Sistema Internacional de Unidades (SI) é y = 0,2 sin (0,2 πx - 20πt)
Das seguintes afirmacións:
(1) Velocidade de propagación da onda 100 ms -1
(2) En x = 0 e t = 0, a desviación da onda = 0
(3) Frecuencia de onda 20 Hz
(4) Amplitude da onda 2 cm
Cal é a correcta?
A. (1) e (2)
B. (1) e (3)
C. (1) e (4)
D. (2) e (4)
E. (2) e (3)
Discusión
Tres formas de ecuacións de onda:
y = A sen (ωt – kx) ——> 1
ω = 2π / T e k = 2π / λ
y = A sen (2π/T) t – (2π/λ) x
y = A sen 2π (t/T – x/λ) ——-> 2
y = A sen 2π (ft – x/λ) ——-> 2
T = 1/f e λ = v/f
y = A sen 2π (ft – f(x/v))
y = A sen 2πf (t – x/v) ——-> 3
A ecuación da onda viaxante na pregunta anterior é a mesma que a da forma 2:
y = 0,2 sen (0,2 πx - 20πt)
y = 0,2 sen π (0,2 x - 20t)
y = 0,2 sen²π ( 0,1 x - 10t)
y = 0,2 sen²π ( x/10⁻¹ - 10t)
y = A sen 2π (ft – x/λ)
A = amplitude = 0,2 metros = 0,2 (100 cm) = 20 cm
f = frecuencia = 10 s -1 = 10 hercios
λ = lonxitude de onda = 10 metros
v = velocidade de propagación da onda = f λ = (10 s -1 )(10 m) = 100 ms -1
A resposta correcta é A.
6. Efecto Doppler
Unha ambulancia móvese a unha velocidade de 72 km/ h mentres soa a sirena cunha frecuencia de 1500 Hz. Un motociclista móvese a unha velocidade de 20 m/ s na dirección oposta á ambulancia. Se a velocidade do son no aire é de 340 m/ s , entón a relación entre as frecuencias que escoita o motociclista ao achegarse e ao afastarse da ambulancia é...
A. 25:36
B. 36:49
C. 64:81
D. 81:64
E. 100:61
Discusión
Regras de sinatura:
v é sempre positivo
v p é positivo se o oínte se achega á fonte sonora
v p é negativo se o oínte se afasta da fonte sonora
v s é positivo se a fonte sonora está orientada en dirección oposta ao oínte
v s é negativo se a fonte sonora se achega ao oínte
v p = 0 se o oínte está en silencio
v s = 0 se a fonte sonora é silenciosa
Sábese que:
Frecuencia da fonte sonora (f) = 1500 Hz
Velocidade do oínte (v p ) = 20 m/s
Velocidade da fonte sonora (v s ) = 72 km/hora = 72 (1000 metros) / 3600 segundos = 72.000 / 3600 metros/segundo = 20 m/s
Velocidade do son (v) = 340 m/s
Pregunta: Comparación das frecuencias escoitadas polos motociclistas ao achegarse e afastarse dunha ambulancia
Resposta:
Fórmula do efecto Doppler:
A frecuencia que escoita un motociclista ao achegarse a unha ambulancia
Ambas están en direccións opostas, de xeito que cando a motocicleta se achega á ambulancia, están a achegarse unha á outra. v p é positivo se o oínte se achega á fonte sonora e v s é negativo se a fonte sonora se achega ao oínte.
A frecuencia que escoitan os motociclistas ao afastarse dunha ambulancia
Ambas están en direccións opostas, de xeito que cando a motocicleta se afasta da ambulancia, alóxanse unha da outra. v p é negativo se o oínte se afasta da fonte sonora e v s é positivo se a fonte sonora se afasta do oínte.
Comparación das frecuencias escoitadas polos motociclistas ao achegarse e afastarse dunha ambulancia.
A resposta correcta é D.
Intensidade do son
7. Mira a seguinte imaxe!
Se o punto P é unha fonte sonora que irradia en todas as direccións, entón a relación entre a intensidade sonora nos puntos S, R e Q respectivamente é...
A. 16:25:100
B. 16:50:200
C. 32 : 50 : 100
D. 36:25:100
E. 72 : 25 : 200
Discusión
Sábese que:
A distancia do punto Q á fonte sonora (r)Q) = 3 metros
Distancia do punto R á fonte sonora (r R ) = 6 metros
Distancia do punto S á fonte sonora (r S ) = 5 metros
Intensidade do son no punto Q = I Q
Intensidade do son no punto R = I R
Intensidade do son no punto S = I S
Pregunta: Comparación da intensidade do son nos puntos S, R e Q ( I S : I R : I Q )
Resposta:
Intensidade do son no punto S:
Intensidade do son no punto R:
Intensidade do son no punto S:
Comparación da intensidade do son nos puntos S, R e Q:
A resposta correcta é D.
8. As ondas sonoras propáganse desde a súa fonte en todas as direccións por igual. O punto A está a unha distancia P da fonte sonora, o punto B está a unha distancia de 2P da fonte sonora e o punto C está a unha distancia de 4P da fonte sonora. A relación das intensidades sonoras recibidas por A, B e C é…
A. 16:4:1
B. 4:2:1
C. 4 : 1 : 16
D. 1:2:4
E. 1 : 4 : 16
Discusión
Sábese que:
Distancia do punto A á fonte sonora (r A ) = P
Distancia do punto B á fonte sonora (r B ) = 2P
Distancia do punto C á fonte sonora (r C ) = 4P
Intensidade do son no punto A = IA
Intensidade do son no punto B = IB
Intensidade do son no punto C = IC
Pregunta: Comparación da intensidade do son nos puntos A, B e C ( IA : IB : IC )
Resposta:
Intensidade do son no punto A:
Intensidade do son no punto B:
Intensidade sonora no punto C:
Comparación da intensidade sonora nos puntos A, B e C:
A resposta correcta é A.
9. Efecto Doppler
A seguinte imaxe mostra un coche de policía perseguindo a un delincuente a motor:
Un coche de policía, facendo soar a súa sirena cunha frecuencia de 9,30 Hz, persegue a motocicleta dun delincuente que foxe a unha velocidade de 72 km/h -1 . O coche de policía acelera a 108 km/h -1 para alcanzar o delincuente. Se a velocidade do son no aire é de 340 m/s -1 , entón a frecuencia do son da sirena que escoita o delincuente na motocicleta é...
A. 850 Hz
B. 900 Hz
C. 960 Hz
D. 1.020 Hz
E. 1.200 Hz
Discusión
Regras de sinatura:
v é sempre positivo
v p é positivo se o oínte se achega á fonte sonora
v p é negativo se o oínte se afasta da fonte sonora
v s é positivo se a fonte sonora está orientada en dirección oposta ao oínte
v s é negativo se a fonte sonora se achega ao oínte
v p = 0 se o oínte está en silencio
v s = 0 se a fonte sonora é silenciosa
Sábese que:
Frecuencia da fonte sonora (f) = 9 30 Hz
Velocidade do oínte (v p ) = 72 km/h -1 = 72 (1000 metros) / 3600 (segundos) = 72.000/3600 metros/segundo = 20 m/s = -20 ms -1 (negativa porque o delincuente se está a afastar da policía)
Velocidade da fonte sonora (v s ) = 108 km/h -1 = 108 (1000 metros) / 3600 (segundos) = 108.000 / 3600 metros/segundo = 30 m/s = -30 ms -1 (negativa porque a policía se está a achegar ao delincuente)
Velocidade do son (v) = 340 ms -1
Buscada: Frecuencia do son escoitado polo oínte (f')
Resposta:
Fórmula do efecto Doppler:
A resposta correcta é C.
Nivel de intensidade sonora
10. Nun salón, 100 estudantes están aprendendo a cantar. Se o nivel de intensidade sonora dun estudante ao cantar é de 40 dB (supoñendo que o mesmo para cada neno), entón a intensidade sonora producida no salón é… ( Io = 10⁻¹² Wm⁻² )
A. 10⁻⁴ Wm⁻²
B. 10⁻⁵ Wm⁻²
C. 10⁻⁶ Wm⁻²
D. 10 -7 Wm -2
E. 10 -8 Wm -2
Discusión
Sábese que:
Nivel de intensidade dun estudante (T I ) = 40 dB
Intensidade limiar de audición humana (I o ) = 10⁻¹² W/ m²
Número de estudantes (x) = 100
Pregunta: Intensidade sonora de 100 estudantes
Resposta:
Intensidade sonora dun alumno:
Intensidade sonora dun alumno:
Eu x = (x)(I)
Eu x = (100)(10-8 ) = ( 10² )( 10-8 )
I x = 10⁻⁶ W/ m²
A resposta correcta é C.
11. A intensidade sonora de 100 máquinas idénticas é de 10⁻⁷ vatios m⁻² . Se I₂ = 10⁻⁷ vatios m⁻² , entón o nivel de intensidade sonora dunha máquina é…
A. 70 dB
B. 60 dB
C. 50 dB
D. 40 dB
E. 30 dB
Discusión
Sábese que:
Intensidade sonora de 100 máquinas ( I x ) = 10⁻⁷ Watt.m⁻²
Intensidade limiar de audición humana (I o ) = 10⁻¹² W/ m²
Número de máquinas (x) = 100 = 10²
Pregunta: O nivel de intensidade sonora dunha máquina (TI)
Resposta:
Intensidade sonora dunha máquina:
Eu x = (x)(I)
10 -7 = (10² ) ( I )
Eu = 10-7 / 102 = ( 10-7 )( 10-2 ) = 10-9
Nivel de intensidade sonora dunha máquina (TI):
A resposta correcta é E.
12. As propiedades xerais das ondas son as seguintes:
(1) non se pode propagar no baleiro
(2) propágase en liña recta en diferentes medios
(3) experimentando a reflexión
(4) experimentando difracción
(5) experimentando interferencias
Das propiedades ondulatorias anteriores, o que corresponde ás características das ondas de luz é...
A. Só (1) e (2)
B. Só (3) e (4)
C. (2), (3) e (4)
D. (3), (4) e (5)
E. (1), (3), (4) e (5)
Discusión
(1) As ondas de luz son ondas electromagnéticas que non requiren un medio de propagación. Debido a que non requiren un medio de propagación, as ondas electromagnéticas poden propagarse no baleiro.
(2) Cando as ondas de luz que se propagan nun medio entran nun novo medio, as ondas de luz tamén experimentan refracción. A refracción da luz é a curvatura da dirección de propagación das ondas de luz. A refracción ocorre debido á diferenza na velocidade das ondas de luz en cada medio diferente.
(3) Ademais de experimentar refracción, as ondas de luz tamén experimentan reflexión. A reflexión da luz nun espello plano é un exemplo do fenómeno da reflexión da luz. A reflexión da luz nun espello plano permite que os espellos planos se utilicen como ferramentas de maquillaxe.
(4) A difracción non só a experimentan as ondas electromagnéticas como as ondas de luz, senón tamén as ondas mecánicas como as ondas da auga e as ondas sonoras.
(5) Ademais de ser experimentada por ondas electromagnéticas como as ondas de luz, tamén poden experimentar interferencias ondas mecánicas como as ondas da auga, as ondas de corda ou as ondas sonoras.
A resposta correcta é D.
13. Presta atención ás seguintes propiedades de onda!
(1) experimentando difracción
(2) experimentando a reflexión
(3) non se pode propagar no baleiro
(4) pode experimentar polarización
(5) móvese en liña recta ao pasar por dous medios diferentes
Das propiedades ondulatorias anteriores, as que corresponden ás características das ondas sonoras son...
A. (1), (2) e (3)
B. (1), (2) e (4)
C. (1), (3) e (4)
D. (2), (3) e (4)
E. (3), (4) e (5)
Discusión
(1) A difracción non só a experimentan as ondas electromagnéticas como as ondas luminosas, senón tamén as ondas mecánicas como as ondas sonoras.
(2) A reflexión ou o rebote prodúcense en ondas electromagnéticas como as ondas de luz e en ondas mecánicas como as ondas sonoras ou as ondas da auga. Un exemplo da reflexión das ondas sonoras é o eco.
(3) As ondas sonoras son ondas mecánicas. As ondas mecánicas son ondas que requiren un medio de propagación para propagarse. Se non hai ningún medio, como no baleiro, as ondas sonoras non se poden propagar.
(4) A polarización é experimentada por ondas transversais como as ondas de corda, as ondas da superficie da auga e as ondas electromagnéticas como as ondas de luz. As ondas sonoras son ondas lonxitudinais e, polo tanto, non poden experimentar polarización.
(5) Ao propagarse dun medio a outro diferente, as ondas sonoras experimentan refracción ou un cambio na dirección de propagación. A refracción ocorre cando a onda comeza a entrar nun medio diferente.
A resposta correcta é A.
Orixe da pregunta:
Preguntas de física do exame nacional para o bacharelato/instituto profesional
