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Bienaventurados los de limpio corazón, porque ellos verán a Dios. Mateo 5:8 THE ANTOFAGASTA BAPTIST COLLEGE Profesor: José Tapia T.
Nombre y apellidos: Fecha: ____/____/___
N OTA:
Subsector: Física Nivel: NM1 Año: 2011
________________________________________________________________________ ______
Curso:
Nºlista: _____
Punt Puntaj aje e __46___
tota total: l: Puntaje obtenido: ______
Contenidos: Ondas mecánicas, electromagnéticas, long lo ngitu itudi dina nale les, s, tran transv sver ersa sale les, s, esta estaci ciona onari rias, as, viaje viajera ras. s. Difrac Difracció ción, n, resona resonancia ncia,, efecto efecto Dopple Doppler, r, longitud longitud de onda, onda, ampl amplitu itud, d, nodo nodos, s, antin antinod odos os,, rapi rapide dez z de prop propag agac ació ión, n, frecuencia y período de una onda . Instrucciones generales • Esta prueba tiene un nivel de exigencia 65% • En item de selección selección múltiple múltiple,, en el caso que correspo corresponda, nda, NO se aceptan respuestas sin desarrollo desarrollo • Use lápiz grafito 1.- Una onda ultrasónica ultrasónica de 100 100 kHz viaja a través través del aire a 340 m/s y se refracta refracta hacia cierto medio, aumentando su velocidad al doble. ¿Cuál es el valor de la longitud de onda de esta perturbación en el segundo medio de propagación? 2 puntos a) 0,0034 m b) 0,0017 m c) 0,0068 m d) 34.000 m e) 6.800.000 m 2.- En una cuerda de 9 metros de largo, se generan ondas estacionarias de tal forma que se observan 4 nodos (incluyendo los extremos de la cuerda). Si las ondas se producen con una frecuencia de 8 Hz, ¿con qué rapidez se propagan las ondas en la cuerda? 2 puntos a) 6 m/s
b) 8 m/s
c) 9 m/s
d) 18 m/s
e) 48 m/s
3.- Las ondas estacionarias estacionarias se produce producen n por la superposición entre las ondas incidentes y su reflexión en un medio acotado. En las cuerdas, normalmente se establecen ondas estacionarias, como la que se ilustra en la figura. 2 puntos Si la dist distan anci cia a entr entre e los los extr extrem emos os fijo fijos s de la cuerd cuerda a es 60 centím centímetr etros os y hay, hay, inclu incluido idos s los extremos, 4 puntos estacionarios o nodos, ¿cuál es la longitud de onda de las ondas que interfieren en la cuerda? a) b) c) d) e)
20 cm 40 cm 60 cm 80 cm 100 cm
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4.- En una onda, “el valor de la velocidad de propagación depende de la”: 1 punto I. Amplitud. II. Longitu itud de onda nda. III. Frec recuen uencia. ia. a) Sólo I 5.-
b) Sólo II
c) Sólo III
d) I y II
e) II y III
A continuación se hacen algunas afirmaciones en relación a las ondas: 1 punto
I. II. II. III.
Las Las ondas ondas mecá mecánic nicas as tran transp sport ortan an mat materi eria a y las las ele electr ctrom omagn agnéti ética cas s no. no. El soni sonido do es una una onda onda bidi bidime mens nsio iona nal. l. La frecu frecuenci encia a es el tiempo tiempo que tarda tarda una una onda onda en en cumpl cumplir ir un ciclo ciclo
Es(son) verdadera(s) Principio del formulario a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo III
d) I y II
e) Ninguna
6.- Una onda en una cuerda cuerda se propaga con una una velocidad de 18 m/s. Si el período de la onda es de 0, 0 ,8 s. ¿Cuál será su longitud de onda?: 2 puntos a) 0,44 m b) 1,44 m c) 2,25 m 14,4 m d) 14, 22,5 m e) 22, 7.- El sonar de los murciélagos murciélagos requiera requiera que la longitud longitud de onda del sonido sonido que emiten, emiten, sean, a lo menos, del tamaño de su presa. Entonces, Entonces, si la rapidez del sonido es de 350 m/s, la frecuencia máxima necesaria de un chillido de murciélago para detectar una mosca de 5 mm es: (sugerencia pasar de mm a metros). 2 puntos a) 7 Hz b) 70 Hz c) 1.750 Hz d) 70 kHz e) 7 kHz 8.- Una onda se propaga a lo largo de una una cuerda, de modo que en 0 ,5 segundos recorre 18 metros, como lo indica la figura. Entonces, su longitud de onda medida en metros, es: 2 puntos a) 36 b) 18 c) 12 d) 9 e) 6
9.- La frecuencia de la onda del problema anterior (Nº 8) es: 2 puntos a) b) c) d)
1,5 Hz 3 Hz 4,5 Hz 6 Hz
3 e) 9 Hz
10.- Cuando el sonido pasa del aire al agua, ¿qué sucede con su frecuencia y longitud de onda? 1 punto
a) b ) c) d ) e )
Frecuencia
Longitud de onda
Permanece igual Disminuye
Disminuye Aumenta
Permanece igual Aumenta
Aumenta Disminuye
Todas las anteriores son falsas
11.- ¿Cuál (es) de las siguientes magnitudes varía por efectos del fenómeno de difracción? 1 punto I. Frecuencia. II. Longitud de onda III. Rapidez de propagación a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo III
d) II y III
e) Ninguna de los anteriores
12.- Las ondas mecánicas no se pueden desplazar en: 1 punto a) b) c) d) e)
El aire El agua Los sólidos Un medio elástico Ninguna de las anteriores
13.- Una onda longitudinal de 90 Hz tiene una longitud de onda de 2 metros, ¿con qué rapidez se propaga? 2 puntos a) 1/45 m/s b) 45 m/s c) 90 m/s d) 180 m/s e) 340 m/s 14.- Si un sonido producido en un submarino pasa desde el agua hacia el aire , entonces su: 1 punto a) rapidez de propagación permanece constante b) período aumenta c) longitud de onda disminuye d) tono aumenta e) tono disminuye 15.- Las ondas estacionarias son muy frecuentes en los sonidos generados por los diferentes instrumentos musicales. La figura representa una onda estacionaria en una cuerda en que los extremos están fijos. Si la longitud de onda es 18 cm, ¿cuál es el valor de la la longitud de la cuerda? 2 puntos
4 a) b) c) d) e)
9 cm 18 cm 27 cm 36 cm 47 cm
16.- Las ondas que carecen de un período definido de oscilación se denominan: 1 punto a) b) c) d) e)
Ondas periódicas. Ondas mecánicas. Ondas no periódicas. Ondas transversales. Ondas mixtas.
17.- Al igual que los fenómenos sonoros, la luz puede ser descrita mediante un modelo ondulatorio, lo que permite establecer algunas similitudes entre luz y sonido. Sin embargo, también se observan importantes diferencias. ¿Cuál de las siguientes opciones señala una diferencia entre sonido y luz 1 punto a) El sonido se difracta y la luz no. b) La luz puede propagarse en el vacío y el sonido no. c) La luz se refleja y el sonido no. d) El sonido se superpone o interfiere y la luz no. e) La luz se refracta y el sonido no. 18.- Al pescador en el bote descrito, le pasan al lado 3 montes consecutivos de onda, cada 2 segundos. Determina la frecuencia de la onda 2 puntos a) 0,1 Hz b) 2 Hz c) 1 Hz d) 3 Hz e) Ninguna de las anteriores
19.- Respecto de las ondas longitudinales se afirma lo siguiente: 1 punto I. II. III.
Son solamente mecánicas No requieren de un medio material para propagarse Se propagan en forma perpendicular a la dirección de las oscilaciones
Es o son verdadera (s): Principio del formulario a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo III
d) I y III
e) II y III
20.- Un niño mueve transversalmente una cuerda de 20 metros, con una frecuencia de 3 Hz. Si los pulsos viajan a través de la cuerda con una rapidez de 12 m/s. ¿cuántos pulsos completos (vibraciones) caben en la cuerda? 2 puntos a) 80 b) 5 c) 0,2 d) 1,8 e) 1/1,8 21.- El fenómeno de la resonancia no sólo está presente en la música, sino que en varias situaciones presentes en nuestra vida cotidiana, incluso catástrofes. ¿Qué característica deben poseer dos objetos para que puedan formar un sistema resonante? 1 punto
5 a) b) c) d) e)
Ser del mismo material. Poseer la misma forma. Poseer la misma frecuencia natural de vibración. Estar en las mismas condiciones (temperatura, presión, etc.) Emitir sonidos de igual timbre al vibrar.
22.- Según la clasificación de las ondas. ¿Cuál de de las siguientes alternativas es falsa? 1 punto a) Una onda mecánica se propaga en medios materiales. b) Una onda electromagnética se puede propagar en el vacío. c) Una onda viajera se propaga en un solo sentido. d) Una onda estacionaria no propaga energía. e) En la onda longitudinal, las partículas oscilan en la dirección de la propagación 23.- La figura representa una onda estacionaria generada en una cuerda. Respecto de ella, podemos señalar que: 2 puntos a) Entre A y B hay 3 longitudes de onda b) La longitud de onda es de 8 cm c) Su amplitud es de 4 cm d) La frecuencia es de 10 Hz e) La longitud de onda es de 20 cm
24.- Se deja caer suavemente un pequeño trozo de piedra a un estanque con agua en reposo, se produce una perturbación (onda) que se transmite por su superficie. A cierta distancia se encuentra flotando un trozo de corcho. Cuando la perturbación llega al corcho, este: 1 punto a) Es arrastrado por la onda. b) Se adelanta al movimiento de la onda c) Sube y baja quedando finalmente en la posición original. d) Tiene un movimiento oscilatorio en dirección horizontal. e) Empieza a desplazarse en torno al punto donde se dejó caer la piedra 25.- Las ondas se pueden clasificar de acuerdo a diferentes criterios. El sonido que oímos habitualmente y que se propaga por el aire corresponde a una onda. 1 punto a) Mecánica y longitudinal b) Mecánica y transversal c) Electromagnética y longitudinal d) Electromagnética y transversal e) Electromagnética y estacionaria 26.- Para aumentar la rapidez del sonido a través de un gas confinado en una cámara hermética, es posible: 1 punto a) Aumentar la frecuencia del sonido b) Variar las dimensiones de la habitación c) Aumentar la longitud de onda del sonido. d) Variar el timbre del sonido. e) Aumentar la elasticidad del gas.
27.- Si la longitud de onda sonora en un medio X es de 2 m, y en un medio Y el mismo sonido se propaga con una longitud de onda de 8 m. En ambos medios la frecuencia no varía. La relación entre la velocidad de la onda en el medio X respecto al medio Y, es: 2 puntos a) 2 : 3
6 b) c) d) e)
1:2 1:1 1:4 3:4
28.- Respecto del sonido generado por un violín, se afirma que: 1 punto I. la altura del sonido depende de la amplitud de la onda sonora. II. la forma de las ondas emitidas está determinada por la forma del violín. III. la velocidad de las ondas depende la frecuencia con que vibren las cuerdas. Es (son) correcta (s): a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo III
d) I y II
e) II y III
ITEM II, Marque con un V si la afirmación es correcta y una F si la respuesta es falsa, Nota: las respuestas falsas se justifican 5 puntos ( 0,5 c/u)
1.____ Resonancia, es la propiedad que tienen algunos cuerpos de ponerse a vibrar cuando en sus cercanías se emite el sonido que ellos son capaces de producir 2.____ Cuando una onda se transmite ó permite el ingreso de la onda a través de un nuevo medio, puede suceder que la onda se refracte. 3.____ Si una onda incidente se transmite de un medio a otro, entonces la onda del nuevo medio cambia de rapidez y además de frecuencia 4. El fenómeno de reflexión se puede dar también en las ondas sonoras, siempre y cuando estas encuentran una superficie dura en su camino. 5._____ Los ultrasonidos tienen frecuencias mayores a 20.000 hz 6._____ Las ondas de los temblores son infrasónicas 7._____ Las ondas estacionarias resultan de una combinación de dos ondas viajeras, y en el cual, la onda incidente al chocar con una superficie dura y en un punto fijo, tiene la propiedad de reflejarse 8.____ De acuerdo al sentido de propagación, las ondas se clasifican en ondas viajeras y estacionarias 9.____ Supongamos que usted, emita un sonido y se propaga en el interior de la Catedral Antofagasta, entonces esta onda tiene la propiedad de la reflexión del sonido. 10.____ Si la onda incidente choca con un nuevo medio y llega formando un ángulo respecto a la perpendicular, entonces al transmitirse al otro medio cambia la dirección de su propagación, a este fenómeno de le conoce como refracción de la onda.
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Respuestas_ 1,2,3,4,5, 6. 1ª medio, Ondas año 2011 c e b e e d d c b c e e
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
d c d c b c a b c d b c
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28
a e d b
Respuestas: 1.- Una onda ultrasónica de 100 kHz viaja a través del aire a 340 m/s y se refracta hacia cierto medio, aumentando su velocidad al doble. ¿Cuál es el valor de la longitud de onda de esta perturbación en el segundo medio de propagación? Solución: V = 340 m/s • 2 = 680 m/s Longitud de onda :
= V = 680 m/s___ = 0,0068 m f 100 •1000/s
2.- En una cuerda de 9 metros de largo, se generan ondas estacionarias de tal forma que se observan 4 nodos (incluyendo los extremos de la cuerda). Si las ondas se producen con una frecuencia de 8 Hz, ¿con qué rapidez se propagan las ondas en la cuerda?
Solución: Longitud de onda :
= Longitud de la cuerda = 9 m = 6 m N° de vibraciones 1,5
Rapidez de propagación: V = λ
•
f = 6 m • 8 = 48 m/s s
3.- Las ondas estacionarias se producen por la superposición entre las ondas incidentes y su reflexión en un medio acotado. En las cuerdas, normalmente se establecen ondas estacionarias, como la que se ilustra en la figura. Si la distancia entre los extremos fijos de la cuerda es 60 centímetros y hay, incluidos los extremos, 4 puntos estacionarios o nodos, ¿cuál es la longitud de onda de las ondas que interfieren en la cuerda? a) b) c) d) e)
20 cm 40 cm 60 cm 80 cm 100 cm
Solución: Longitud de onda :
= Longitud de la cuerda
60 cm = 40 cm
8 N° de vibraciones 1,5
6.- Una onda en una cuerda se propaga con una velocidad de 18 m/s. Si el período de la onda es de 0,8 s. ¿Cuál será su longitud de onda?: a) b) c) d) e)
0,44 m 1,44 m 2,25 m 14,4 m 22,5 m
Solución: Longitud de onda :
= V ∙T = 18 m/s ∙0,8 s = 14,4 m
7.- El sonar de los murciélagos requiera que la longitud de onda del sonido que emiten, sean, a lo menos, del tamaño de su presa. Entonces, si la rapidez del sonido es de 350 m/s, la frecuencia máxima necesaria de un chillido de murciélago para detectar una mosca de 5 mm es:: 2 puntos a) 7 Hz b) 70 Hz c) 1.750 Hz d) 70 kHz e) 7 kHz Solución: Sea V = 350 m/s , 1 m = 1.000 mm V = 350· (1.000 mm) = 350.000 mm/s s
, longitud de onda:
= 5 mm
frecuencia: f = V = 350.000 mm/s = 70.000/s = 70 kHz 5 mm 8.- Una onda se propaga a lo largo de una cuerda inextensible, de modo que en 0 ,5 s recorre 18 m como indica la figura. Entonces su longitud de onda es:
Solución: Longitud de onda:
= Longitud de la cuerda = 18 m = 12 m Nº de vibraciones 1,5
9.- La frecuencia de la onda del problema anterior (Nº 8) es: a) b) c) d) e)
1,5 Hz 3 Hz 4,5 Hz 6 Hz 9 Hz 1 ,5_ = 3 Hz 0,5 s
Solución: frecuencia: f = Nº de vibraciones = Tiempo
13.- Una onda longitudinal de 90 Hz tiene una longitud de onda de 2 metros, ¿con qué rapidez se propaga? Solución:
Rapidez de propagación:
V=λ
•
f = 2 m • 90 = 180 m/s s
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15.- Las ondas estacionarias son muy frecuentes en los sonidos generados por los diferentes instrumentos musicales. La figura representa una onda estacionaria en una cuerda en que los extremos están fijos. Si la longitud de onda es 18 cm, ¿cuál es el valor de la la longitud de la cuerda? 2 puntos a) 9 cm b) 18 cm c) 27 cm d) 36 cm e) 47 cm
Solución: Nº de vibraciones= 2 ;
longitud de onda: λ
= 18 cm
Longitud de la cuerda: L = λ ∙ (Nº de vibraciones) = 18 cm ∙ 2 = 36 cm 18.- Al pescador en el bote descrito, le pasan al lado 3 montes consecutivos de onda, cada 2 segundos. Determina la frecuencia de la onda 2 puntos a) 1 Hz b) 2 Hz c) 0,1 Hz d) 3 Hz e) Ninguna de las anteriores
Solución: Nº de ciclos = 2 Tiempo: 2 s Frecuencia: f = Nº de ciclos tiempo f=
2__ = 1 = 1 Hz 2s s
20.- Un niño mueve transversalmente una cuerda de 20 metros, con una frecuencia de 3 Hz. Si los pulsos viajan a través de la cuerda con una rapidez de 12 m/s. ¿cuántos pulsos completos (vibraciones) caben en la cuerda? 2 puntos a) 80 b) 5 c) 0,2 d) 1,8 e) 1/1,8 Solución: V = λ • F ;
λ = Longitud de la cuerda = L N° de vibraciones n
; V = 12 m/s , f = 3 Hz = 3 s
V = L • F ; n° de vibraciones: n = L • f = 20 m• 3/s = 5 pulsos completos N v 12 m/s
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23.- La figura representa una onda estacionaria generada en una cuerda. Respecto de ella, podemos señalar que:
a) Entre A y B hay 3 longitudes de onda b) La longitud de onda es de 8 cm c) Su amplitud es de 4 cm d) La frecuencia es de 10 Hz e) La longitud de onda es de 20 cm A 20 cm se forman 2 ½ longitud de onda, por lo que una longitud de onda es de: Respuesta correcta: Alternativa b.
27.- Si la longitud de onda sonora en un medio X es de 2 m, y en un medio Y el mismo sonido se propaga con una longitud de onda de 8 m. La relación entre la velocidad de la onda en el medio X respecto al medio Y, es: 2 puntos a) 2 : 3 b) 1 : 2 c) 1 : 1 d) 1 : 4 e) 3 : 4
Solución: longitud de onda λ x = x = 2 m ; λ y = y = 8 m Vx = x• f x ; Vy = y• f y Vx = x• f x = 2 m = 1 = 1: 4
;frecuencia: f x = f y
⇒
Vy
y• f y
8m
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ITEM II 1._V___ Resonancia, es la propiedad que tienen algunos cuerpos de ponerse a vibrar cuando en sus cercanías se emite el sonido que ellos son capaces de producir
2.__V__ Cuando una onda se transmite ó permite el ingreso de la onda a través de un nuevo medio, puede suceder que la onda se refracte. 3.__F ____ Si una onda incidente se transmite de un medio a otro, entonces la onda del nuevo medio cambia de rapidez y además de frecuencia 4. v El fenómeno de reflexión se puede dar también en las ondas sonoras, siempre y cuando estas encuentran una superficie dura en su camino. 5.____V__ Los ultrasonidos tienen frecuencias mayores a 20.000 hz 6.___v____ Las ondas de los temblores son infrasónicas 7.___V___ Las ondas estacionarias resultan de una combinación de dos ondas viajeras, y en el cual, la onda incidente al chocar con una superficie dura y en un punto fijo, tiene la propiedad de reflejarse 8.___v__ De acuerdo al sentido de propagación, las ondas se clasifican en ondas viajeras y estacionarias
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9.__V___ Supongamos que usted, emita un sonido y se propaga en el interior de la Catedral Antofagasta, entonces esta onda tiene la propiedad de la reflexión del sonido. 10.__V__ Si la onda incidente choca con un nuevo medio y llega formando un ángulo respecto a la perpendicular, entonces al transmitirse al otro medio cambia la dirección de su propagación, a este fenómeno de le conoce como refracción de la onda. 11.__F___ El ser humano puede percibir ondas infrasónicas
Al introducir levemente una vez la punta del dedo en un recipiente que contiene agua en reposo, se produce una onda que al propagarse en la superficie del líquido produce: I) transporte de energía. II) una corriente de agua en la dirección de propagación de la onda. III) oscilaciones verticales de un corcho flotando en el líquido. De las afirmaciones anteriores, es (son) correcta(s) A sólo III. B sólo I y II. C sólo I y III. D sólo II y III. E todas ellas. Alternativa C
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3. Si una onda luminosa pasa del aire al agua, entonces su: A) longitud de onda disminuye. B) rapidez de propagación aumenta. C) frecuencia disminuye. D) longitud de onda aumenta. E) frecuencia aumenta. Eje temático: La Luz. Contenido: Propagación de la luz. Tema:La luz como una onda. Curso: 1º Año Medio. Clave: A. La velocidad de la luz varía según la densidad del medio en el que viaje, por ejemplo, en el agua hay varios factores internos: Su pureza Su temperatura Su presión.
Como ves, todos ellos le pegan a la densidad, y cada uno afecta al índice de refracción, por tanto, la densidad infiere en la velocidad en que la luz pasa a través. Un factor externo: La longitud de onda.
La luz se ve afectada por índices de refracción distintos según su color, el índice de refracción relaciona a la velocidad de la luz con el medio en el que se propaga. La velocidad de la luz cuando pasa con a transparente o translúcido el medio material, como el cristal o el aire, es menos que su velocidad en un vacío. El cociente de la velocidad de la luz en el vacío al observado velocidad de la fase se llama índice de refracción del medio. Vea dispersión (la óptica). En relatividad general c sigue habiendo una constante importante del spacetime, no obstante los conceptos de la “distancia”, del “tiempo”, y por lo tanto “velocidad” no son siempre inequívoco definido debido a la curvatura del spacetime causada cerca gravitación. Cuando está medido localmente, la luz en un vacío pasa siempre a observador en c.
2. Una onda de frecuencia 4 Hz que se propaga con rapidez 10 m/s en un medio P, pasa al medio Q donde su rapidez de propagación es de 12 m/s. De acuerdo con esto se puede afirmar correctamente que I) el período de la onda en el medio Q es de 0,25 s. II) la longitud de onda en el medio P es 2,5 m. III) la longitud de onda en el medio Q es 1,2 m.
13 A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo III D) Sólo I y II E) Sólo I y III Eje temático: El sonido. Contenido: Ondas y sonido. Tema:Longitud de onda y su relación con la frecuencia y velocidad de propagación. Curso: 1º Año Medio. Clave: D. 24.- Al comparar dos ondas sonoras P y Q, desplazándose por el aire, se determina que la onda Q tiene mayor frecuencia que la onda P. Al respecto, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? a) b) c) d) e)
La onda Q posee mayor longitud de onda que la onda P. Ambas poseen igual longitud de onda. La onda P posee mayor longitud de onda que la onda Q. La onda Q tiene mayor rapidez que la onda P. La onda P tiene mayor rapidez que la onda Q.
19.- Al soplar en una flauta dulce para interpretar una melodía, las ondas sonoras que se producen dentro de una flauta son: a) b) c) d) e)
Mecánicas, longitudinales y unidimensionales Mecánicas, longitudinales y tridimensionales Mecánicas, transversales y unidimensionales Mecánicas, transversales y bidimensionales Mecánicas, transversales y tridimensionales
20 Las ondas estacionarias se producen por la superposición entre las ondas incidentes y su reflexión en un medio acotado. En las cuerdas, normalmente se establecen ondas estacionarias, como la que se ilustra en la figura.
Si la distancia entre los extremos fijos de la cuerda es 60 centímetros y hay, incluidos los extremos, 4 puntos estacionarios o nodos, ¿cuál es la longitud de onda de las ondas que interfieren en la cuerda? A. 20 cm. B.
40 cm.
C.
60 cm.
D.
80 cm.
E.
100 cm.
Alternativa b Una regla se apoya en el borde de una mesa y se hace oscilar su extremo libre, del modo que se nuestra en la figura.
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¿De cuál o cuales de los siguientes factores depende la frecuencia del sonido que se producirá? I. De la amplitud A con que vibra el extremo libre de la regla. II. De la longitud L del extremo libre de la regla. III. Del material de que esté hecha la regla.
A.
Solo I.
B.
Solo II.
C.
Solo III.
D.
Solo I y II.
E.
Solo II y III.
Alternativa e En una cuerda de 6 metros de largo se establece una onda estacionaria y se observan 3 nodos. Si las ondas se producen con una frecuencia de 12 Hz. ¿Cuál es la velocidad de propagación de dichas ondas? A.
0
B.
0,5 m/s
C.
2 m/s
D.
3 m/s
E.
72 m/s
Alternativa e 14.- Las ondas mecánicas no se pueden desplazar en:
A.
El aire.
B.
El agua.
C.
Los sólidos.
D.
Un medio elástico.
E.
Ninguna de las anteriores.
Alternativa e Una onda viajera es una onda que tiene un perfil que se mueve con el tiempo a través del medio. Por ejemplo, una ola en el mar, antes de romper en la costa, es una onda viajera. El perfil es una "montañita" que avanza constantemente a través del mar
Una onda estacionaria ocurre cuando el medio es reducido (por ejemplo una cuerda de guitarra es un medio reducido donde puede haber una onda mecánica al pulsar la cuerda). En estos medios, es posible establecer una oscilación que no avanza ni retrocede. En lugar de esto, el perfil de la onda oscila en el lugar (ver imagen en el link de referencia
Ondas estacionarias
Hasta ahora hemos hablado de ondas propagándose en un medio, es decir ondas viajeras. Las ondas estacionarias son el resultado de la interferencia de dos ondas viajeras iguales propagándose en direcciones contrarias. Por ejemplo, una onda que llega perpendicularmente a una pared y se refleja sobre sí misma.
15 La característica de las ondas estacionarias es que se generan puntos (eventualmente líneas o planos) en los cuales la amplitud de oscilación es siempre cero (nodos) y otros en los que es siempre máxima (antinodos o vientres). La distancia entre dos nodos será la mitad de la longitud de onda de la onda estacionaria ( / 2). Dada una frecuencia que genera una onda estacionaria, los múltiplos de dicha frecuencia (es decir los armónicos) también producirán ondas estacionarias. El orden del armónico determinará la cantidad de nodos que se producen. Por ejemplo, el primer armónico generará un nodo, el segundo dos y así sucesivamente. Las ondas estacionarias son relevantes en el funcionamiento de los instrumentos musicales (las cuerdas, las columnas de aire encerradas en un tubo), pero también en las resonancias modales (los modos de resonancia) de las habitaciones. 3.- La principal diferencia entre una onda estacionaria ( OE) y una onda viajera (OV) consiste en que: 1 punto a) Las OE pueden ser transversales o longitudinales, mientras que las OV sólo son transversales. b) En un mismo medio, la velocidad de una OE es el doble de la velocidad de la OV c) Las OV tienen velocidad, mientras que la OE permanece en reposo d) Cuando por un medio pasa una OV, todos los puntos viajan con ella a diferentes velocidades e) Cuando se establece una OE, cada punto del medio tiene siempre la misma amplitud Alternativa E 16.- Muchos son los instrumentos musicales que funcionan en base a cuerdas: guitarra, piano, arpa, etc. Una cuerda vibra en su modo fundamental produciendo en el aire que le rodea un sonido de 440 Hz, con una longitud de onda de 76 cm. ¿Cuál es la longitud de la cuerda? a) b) c) d) e)
38 cm 76 cm 114 cm 129 cm 152 cm
Alternativa e
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Bienaventurados los de limpio corazón, porque ellos verán a Dios. Mateo 5:8 THE ANTOFAGASTA BAPTIST COLLEGE Profesor: José Tapia T.
OTA:
Subsector: Física Nivel: NM1 Año: 2011
Nombre y apellidos: Fecha: ____/____/___
N
________________________________________________________________________ ______
Curso:
Nºlista: _____
Puntaje __45___
total: Puntaje obtenido: ______
Contenidos: Ondas mecánicas, electromagnéticas, longitudinales, transversales, estacionarias, viajeras. Difracción, resonancia, efecto Doppler, longitud de onda, amplitud, nodos, antinodos, rapidez de propagación, frecuencia y período de una onda . Instrucciones generales • Esta prueba tiene un nivel de exigencia 65% • En item de selección múltiple, en el caso que corresponda, NO se aceptan respuestas sin desarrollo • Use lápiz grafito 1.- A través de una cuerda tensa, los pulsos viajan con una rapidez de 30 m/s. Si dicha cuerda se sacude de manera uniforme a razón de 45 veces en cada minuto, ¿cuál es la longitud de onda de los pulsos? 2 puntos a) 40 m b) 20 m c) 45/30 m d) 30/45 m e) 0,75 m 2.- Una sirena vibra en el aire a 680 Hz. Si la frecuencia se reduce a la mitad, podemos decir que el sonido tendrá una longitud de onda de. (V sonido = 340 m/s) 2 puntos a) 2 m
b) 1 m
c) 4 m
d) 0,5 m
e) 340 m
3.- En una cuerda de 16 metros de longitud se producen ondas estacionarias con una frecuencia de 15 Hz. Si en la cuerda se observan 5 nodos, ¿Con qué rapidez viajan las ondas a través de la cuerda? 2 puntos a) 240 m/s b) 60 m/s c) 120 m/s d) 30 m/s e) 15 m/s 4.- Los diagramas representan los perfiles de 2 ondas sonoras de igual amplitud en un medio homogéneo. Al respecto, se puede afirmar correctamente que estas ondas sonoras tienen: 1 punto I. Distinta intensidad. II. Diferente frecuencia. III. Diferente longitud de onda. Es (son) correcta (s):
17 a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo III
d) II y III
e) I y III
5.- Se afirma que en una onda estacionaria formada en una cuerda vibrante, mientras más grave es el sonido, 1 punto I. menor es la cantidad de nodos. II. menor es la cantidad de antinodos. III. mayor es la cantidad de antinodos. Es (son) correcta(s): Principio del formulario a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo III
d) I y II
e) I y III
6.- Una onda periódica viaja por la superficie de un medio líquido y pasa a un segundo medio menos profundo que el primero. Si la velocidad en el segundo medio es la mitad que la velocidad en el primer medio, ¿cuál es la longitud de onda en el segundo medio si la longitud en el primero es de 0 ,4 m? 2 puntos a) 0,1 m b) 0,2 m c) 0,3 m d) 0,4 m e) 0,5 m
7.- Suponga que la línea curva de la figura es una fotografía instantánea de la parte de una cuerda muy larga en la cual se está propagando una onda. La longitud de onda de ésta corresponde a: 1 punto a) la longitud del trazo PQ b) la longitud del trazo QR c) la longitud del trazo ST d) la longitud del trazo PU e) Ninguna de las longitudes anteriores
8.- Una onda se propaga en un medio A con velocidad de 32 m/s. Al pasar a un medio B su velocidad disminuye a 20 m/s. Si su frecuencia en el medio A es 5 Hz, su longitud de onda en el medio B será: 2 puntos a) 4 m b) 6,4 m c) 7 m d) 0,25 m e) 1 m
9.- Si se detectan en el aire, dos ondas sonoras L 1 y L2 de longitudes de onda λ 1 = 200 m y λ 2 =10 mm, respectivamente, cuya velocidad de propagación es 340 m/s. Entonces una clasificación correcta para dichas ondas es: 2 puntos a) b) c) d)
L1 es infrasonido y L 2 es ultrasonido. L1 es ultrasonido y L 2 es infrasonido. L1 es sonido audible y L 2 es ultrasonido. L1 es sonido audible y L 2 es infrasonido.
18 e)
L1 es infrasonido y L 2 es sonido audible.
10.- Se tiene una cuerda atada a una pared. Se hace ondular la cuerda de tal forma que la onda incide en la pared y se refleja originándose lo que se conoce como “onda estacionaria”. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa? 1 punto a) El número de nodos excede en uno al número de antinodos b) La energía incidente es igual a la energía reflejada c) La “figura” que se forma es una ilusión óptica d) El número de antinodos siempre es par e) La onda incidente y la reflejada tienen distintos sentidos de propagación 11.- Dos ondas de igual frecuencia necesariamente tienen: 1 punto I. Igual velocidad de propagación. II. Igual período III. Igual amplitud
Es (son) correcta (s): a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo III
d) I y II
e) Ninguna de las anteriores
12.- El fenómeno de refracción se produce cuando: 1 punto a) b) c) d) e)
La onda choca con un obstáculo La onda cambia de medio La onda pasa a través de un orificio La onda reduce los planos de vibración a uno sólo La ondas se encuentran en un mismo punto del espacio
13.- Un diapasón apoyado en una lámina metálica emite una onda pura de 440 Hz que se propaga a través de una lámina. ¿Cuál es la velocidad de propagación del sonido en ese metal, si su longitud de onda es 11 ,8 m? 2 puntos a) 5192 m/s b) 5192 cm/s c) 37,2 m/s d) 37,2 cm/s e) 0,37 m/s 14.- ¿Cuál de las siguientes alternativas es falsa? 1 punto a) b) c) d) e)
La longitud de onda depende de su amplitud La longitud de onda depende de la frecuencia La longitud de onda depende de la velocidad de la onda Las ondas mecánicas pueden ser longitudinales y transversales Las ondas mecánicas no necesariamente son longitudinales
15.- Una ballena barbada en la superficie del mar emite ondas sonoras de 20 Hz, de las cuales se propagan una en el aire y otras en el agua abarcando una extensión circular a su alrededor. Si las velocidades del sonido en el agua y en el aire son los que se indican a continuación, V agua = 1500 m/s y V aire = 340 m/s, entonces el módulo de la diferencia de las longitudes de onda entre ambas ondas emitidas es: 2 puntos a) 17 m b) 34 m c) 58 m d) 53 m e) 75 m
19
16.- Dos ondas que han sido emitidas simultáneamente y cuyos ciclos coinciden son: 1 punto a) Ondas armónicas. b) Ondas viajeras. c) Ondas estacionarias. d) Ondas en fase. e) Ondas periódicas. 17.- Al sintonizar una emisora en un receptor de radio, escuchamos una canción. ¿Qué tipo de onda es la que, al llegar a nuestros oídos a través del aire, nos produce la sensación sonora? 1 punto a) Transversal. b) Longitudinal. c) Estacionaria. d) Electromagnética. e) Ninguna de las anteriores. 18.- Una persona puede oír sonidos cuyas longitudes de onda están comprendidas entre 1 7 m y 0,017 m. Si se considera que la velocidad del sonido es de 340 m/s, las frecuencias de los sonidos que oye, se encuentran entre: 2 puntos a) 2 Hz y 20 Hz b) 20 Hz y 2.000 Hz c) 200 Hz y 2.000 Hz d) 200 Hz y 20.000 Hz e) 20 Hz y 20.000 Hz
19.- Una onda mecánica se desplaza por el agua a una rapidez V. De pronto esta onda ingresa al aire y su rapidez ahora es Q. Respecto a esta información, es correcto afirmar que: 1 punto I. la frecuencia de la onda, cambia al pasar al aire. II. el período de la onda, se mantiene al pasar al aire. III. esta onda podría desplazarse por el vacío. a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo I y III
d) Sólo II y III
e) I , II y III
20.-Si λ = longitud de onda, entonces en una onda estacionaria formada en un cuerda vibrante, la distancia entre dos nodos consecutivos es igual a: 2 puntos α) λ b) 1
λ
2
c) 3
λ
2
d) 2 λ e) 1
λ
4
21.- ¿En cuál de las siguientes alternativas no se indica una característica de una onda? 1 punto
20 a) b) c) d) e)
La velocidad. La aceleración. La amplitud. El período La frecuencia.
22.- Con respecto a las ondas sonoras, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? 1 punto a) Las tres afirmaciones siguientes son correctas. b) Son ondas periódicas. c) Son ondas longitudinales. d) Son ondas mecánicas. e) Las tres afirmaciones anteriores son falsas 23.- Una onda sonora se propaga en un medio elástico, recorriendo una distancia de 60 m, en 12 s. Si cada 6 s se producen 3 ciclos, entonces se puede afirmar correctamente que: 2 puntos a) b) c) d) e)
La tres alternativas siguientes son verdaderas La rapidez de una onda sonora es de 5 m/s La frecuencia de la onda es de 0 ,5 Hz La longitud de onda sonora es de 10 m Todas las afirmaciones son falsas
24.- Al introducir levemente una vez la punta del dedo en un recipiente que contiene agua en reposo, se produce una onda que al propagarse en la superficie del líquido produce: 1 punto I. Transporte de energía. II. Una corriente de agua en la dirección de propagación de la onda. III. Oscilaciones verticales de un corcho flotando en el líquido. De las afirmaciones anteriores, es (son) correcta(s) a) b) c) d) e)
sólo III. sólo I y II. sólo I y III. sólo II y III. todas ellas.
25.- Al soplar en una flauta dulce para interpretar una melodía, las ondas sonoras que se producen dentro de una flauta son: 1 punto a) Mecánicas, longitudinales y unidimensionales b) Mecánicas, longitudinales y tridimensionales c) Mecánicas, transversales y unidimensionales d) Mecánicas, transversales y bidimensionales e) Mecánicas, transversales y tridimensionales 26.- Según la naturaleza de la perturbación, las ondas pueden ser: 1 punto a) b) c) d) e)
Transversales o longitudinales Viajeras o estacionarias En fase o desfasadas. Mecánicas o electromagnéticas. Lumínicas o sonoras.
27.- Un sonido de 100 Hz viaja en el aire con una rapidez de 340 m/s. Si en un instante este sonido duplica su frecuencia, entonces la razón entre el periodo inicial y final es: 2 puntos a) 1 : 1
21 b) c) d) e)
2: 1: 4: 1:
1 2 1 4
28.- Al disminuir la reverberación de una sala, se colocan sobre sus paredes interiores cortinas gruesas plisadas. Entonces, cuando las ondas sonoras llegan a las cortinas y rebotan hacia el interior de la sala, las ondas reflejadas tienen: 1 punto I. Menor velocidad que las ondas incidentes. II. Menor frecuencia que las ondas incidentes III. Menor amplitud que las ondas incidentes Es (son) correcta (s): a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo III
d) I y III
e) I, II y III
ITEM II, Marque con un V si la afirmación es correcta y una F si la respuesta es falsa, Nota: las respuestas falsas se justifican 5 puntos ( 0,5 c/u)
1.____ Resonancia, es la propiedad que tienen algunos cuerpos de ponerse a vibrar cuando en sus cercanías se emite el sonido que ellos son capaces de producir 2.____ Cuando una onda se transmite ó permite el ingreso de la onda a través de un nuevo medio, puede suceder que la onda se refracte. 3.____ Si una onda incidente se transmite de un medio a otro, entonces la onda del nuevo medio cambia de rapidez y pero no cambia de frecuencia 4. El fenómeno de reflexión se puede dar también en las ondas sonoras, siempre y cuando estas encuentran una superficie dura en su camino. 5._____ Los ultrasonidos tienen frecuencias menores a 20.000 hz 6._____ Las ondas de los temblores son ultrasónicas 7._____ Las ondas estacionarias resultan de una combinación de dos ondas viajeras, y en el cual, la onda incidente al chocar con una superficie dura y en un punto fijo, tiene la propiedad de reflejarse 8.____ De acuerdo al sentido de propagación, las ondas se clasifican en ondas mecánicas y electromagnéticas 9.____ Supongamos que usted, emita un sonido y se propaga en el interior de la Catedral Antofagasta, entonces esta onda tiene la propiedad de la reflexión del sonido. 10.___ El ser humano puede percibir ondas infrasónicas
22
Respuestas: 16,17,18,19,20,21. 1ª medio, Ondas año 2011 a b c d d b c a a d b b
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
a a c d b e b b b a a c
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
b d b c
25 26 27 28
Respuestas: 1.- A través de una cuerda tensa, los pulsos viajan con una rapidez de 30 m/s. Si dicha cuerda se sacude de manera uniforme a razón de 45 veces en cada minuto, ¿cuál es la longitud de onda de los pulsos? Solución: V = λ
Longitud de onda;
• f ; frecuencia: f = N° de vibraciones = 45 = 0,75/s tiempo 60 s = V = 30 m/s = 40 m f 0,75/s
3.- En una cuerda de 16 metros de longitud se producen ondas estacionarias con una frecuencia de 15 Hz. Si en la cuerda se observan 5 nodos, ¿Con qué rapidez viajan las ondas a través de la cuerda?
Solución: Sea Longitud de la cuerda: L = 16 m , frecuencia: f = 15 Hz = 15/s Velocidad de propagación: V = λ • f = L • f = 16 m •15 /s = 120 m/s N° ciclos 2 6.- Una onda periódica viaja por la superficie de un medio líquido y pasa a un segundo medio menos profundo que el primero. Si la velocidad en el segundo medio es la mitad que la velocidad en el primer medio, ¿cuál es la longitud de onda en el segundo medio si la longitud en el primero es de 0 ,4 m? Solución: como la longitud de onda de directamente proporcional a la velocidad, entonces: Primer medio: V 1 = λ 1•f ; en el segundo medio: V 2 =1 λ 1•f m 2
;λ
2
= 1 λ 2
1
= 0,4 m = 0,2
2
9.- Si se detectan en el aire, dos ondas sonoras L 1 y L2 de longitudes de onda λ 1 = 200 m y λ 2 =10 mm, respectivamente, cuya velocidad de propagación es 340 m/s. Entonces una clasificación correcta para dichas ondas es: Solución: V = 340 m/s , para L 1; λ λ
1
200 m
1
= 200 m ; f 1 = V = 340 m/s = 1,7 Hz (infrasonido)
23 Para L2: λ 2 = 10 mm = 10 •10 -3 m = 0,0 1 m; f 2 = V = 340 m/s = 34.000 Hz (ultrasonido) λ
2
0,01 m
13.- Un diapasón apoyado en una lámina metálica emite una onda pura de 440 Hz que se propaga a través de una lámina. ¿Cuál es la velocidad de propagación del sonido en ese metal, si su longitud de onda es 11 ,8 m? Solución: Velocidad de propagación: V = λ
• f = 11,8 m •440/s = 5192 m/s
15.- Una ballena barbada en la superficie del mar emite ondas sonoras de 20 Hz, de las cuales se propagan una en el aire y otras en el agua abarcando una extensión circular a su alrededor. Si las velocidades del sonido en el agua y en el aire son los que se indican a continuación, V agua = 1500 m/s y V aire = 340 m/s, entonces el módulo de la diferencia de las longitudes de onda entre ambas ondas emitidas es: Solución: Sea frecuencia: f = 20 Hz; para ambos medios, la frecuencia es la misma: Longitud de onda: λ λ
2
1
= Vagua = 1500 m/s = 75 m f 20/s
= Vaire = 340 m/s = 17 m; λ f 20/s
1
−λ
2
= 75 m – 17 m = 58 m
18.- Una persona puede oír sonidos cuyas longitudes de onda están comprendidas entre 1 7 m y 0,017 m. Si se considera que la velocidad del sonido es de 340 m/s, las frecuencias de los sonidos que oye, se encuentran entre: Solución: Sea: λ
1
= 17 m ;
λ
2
= 0,017 m ; f 1 = V = 340 m/s = 20 Hz 17 m λ 1
f 2 = V = 340 m/s = 20.000 Hz 0,017 λ 2 23.- Una onda sonora se propaga en un medio elástico, recorriendo una distancia de 60 m, en 12 s. Si cada 6 s se producen 3 ciclos, entonces se puede afirmar correctamente que: 2 puntos a) b) c) d) e)
La tres alternativas siguientes son verdaderas La rapidez de una onda sonora es de 5 m/s La frecuencia de la onda es de 0 ,5 Hz La longitud de onda sonora es de 10 m Todas las afirmaciones son falsas
Solución: Longitud de onda: λ = longitud de la cuerda = 60 m = 10 m N° de ciclos 6 Frecuencia: f = N° de ciclos = 3 _ = 0,5 Hz tiempo 6s
24
Velocidad de propagación: V = λ
• f = 10 m •0,5/s = 5 m/s
27.- Un sonido de 100 Hz viaja en el aire con una rapidez de 340 m/s. Si en un instante este sonido duplica su frecuencia, entonces la razón entre el periodo inicial y final es: Solución: : Sea Período inicial: T 1 = 1 = 1___ ; f 2 = 2 •100 Hz = 200 Hz f 1 100 Hz Período final: T 2 = 1__ ; razón entre T 1 = f 2 200 Hz T2
1/100 Hz = 200 = 2:1 1/200 Hz 100
