Solucionario Examen Práctica - Acústica Submarina 2015

datosvoltaje (V) 220 voltiospotencia(P) 1040 wattHrs de trabjo 16 horastasa consumo 1.65 S/. /KW-hora

P/v 4.73 Amperiosv/I 46.54 Ohmios

P*t 16.64 KW-hora

0.24*P*t 14,376,960 calorías

W*tasa 27.46 soles

datos7 ° Grados

distancia (R ) 70 metrosvelocidad (c ) 1480 metros/segundos

0.5 milisegundos

0.0005 segundos????

0.011719407 strlargo de pulso(T) c*Ƭ/2 0.37 m

21.25 m^3

datos

1. Un transductor opera con 220 voltios y 1040 watt de potencia por hora. Se desea saber (a) la intensidad que circula por el dispositivo, (b) su resistencia, (c) la energía en KW-hora que consume en 16 horas, (d) el calor suministrado en dicho tiempo y (e) el costo de funcionamiento si la tasa de consumo es de S/. 1.65 por cada KW-hora.

a) Intensidadb) Resistenciac) Energia consumida (W)

d) Calor sumistrado (Q)c) Costo

2. Calcular el volumen de muestreo de un haz acústico cuyo ángulo plano es 7° a una distancia de 70 m. La velocidad del sonido en el agua es 1480 m/s y la duración del pulso es 0.5 milisegundos.

angulo plano(Ɵ)

duracion del pulso (Ƭ)

Volumen de muestro (VM)

angulo solido (Ω) 2π(1-cos(Ɵ/2))

Volumen de muestro (VM)

(R^2)*Ω*T

3. Hallar las dos respuestas posibles al determinar el nivel de fuente en decibeles de un transductor de 38 KHz cuyo diámetro es de 15 centímetros, y su potencia nominal es de 800 watt. La densidad del agua es 1000 kg/m3 y la velocidad del sonido es de 1,500 m/s.

diametro 15 cmpotencia (P) 800 wattimpredancia (z) 1480000 rayls

area del transductor m^20.000001

1 Pa Nivel de la fuente (SL) ???

πr^2 0.0176714587 m^2hallamos la intensidad en la cara raidnate del transductorI=P/A 45270.73936836 W/m^2igualamos las expresiones

I=p^2/zp=(I.z)^0.5 258844.9231976 Papresion de la fuenteSL=20.log(p/pref1) 228.2607930291

SL=20.log(p/pref2) 108.2607930291

la ecuación no tiene ángulo de fase θ=0

Y=A.sen(kX-wt)

Y=1.sen(0.25Xπ-8πt)

Longitud de onda0.7853981634

λ=2π/0.25π 8 unidades de distancia

Frecuencia25.1327412287 radianes/segundo

0.25 Segundosf=1/T 4 Ciclos por segundo

velocidad de las particulasλ=longitud de onda = velocidad/frecuenciac= velocidad de propagacionc=f*λ 32 unidades de distancia/segundo

π^2

presion de ref 1 Pa=1μPapresion de ref 2

P/A=p^2/ρc

dB ref 1 μPa

dB ref 1 Pa

4. La ecuación de una onda transversal que avanza en el agua está dada por: Y=senπ(0.25x-8t). hallar la longitud de onda, frecuencia, velocidad de propagación y máxima velocidad de propagación de una partícula a lo largo de la onda.

Y=1.senπ(0.25X-8t)

k=0.25πk=0.25π=2π/λ

w=8πw=8π=2π/TT=2π/8π

velocidad de las particulas

dY/dt=-8π -25.1327412287 unidades de distancia/segundo=velocidad maxima de propagación

4 -50 dB 1E-050 4E-0501 -40 dB 1E-040 1E-0402 -41 dB 1E-041 2E-0413 -30 dB 1E-030 3E-0301 -70 dB 1E-070 1E-070

11 3.000000E-0302.727273E-031

TS = -30.56427143

dY/dt=d(A.sen(kX-wt))/dt = d(8.sen(0.25πX-8πt)/dtdY/dt=cos(0.25πX-8πt).d(0.25πX-8πt)/dtdY/dt=cos(0.25πX-8πt)*-8πdY/dt=8π.cos(0.25πX-8πt) el valor maximo se dará cuando cos(0.25πX-8πt)=1

5. Tenemos los siguientes valores de medición de la reflectividad de un pez a 120 kHz: 4 mediciones de -50 dB, una de -40 db, dos de -41 dB, tres de -30 dB y una de -70 dB. Calcule el valor promedio de reflectividad.

Solucionario Examen Práctica - Acústica Submarina 2015

1. Un transductor opera con 220 voltios y 1040 watt de potencia por hora. Se desea saber (a) la intensidad que circula por el dispositivo, (b) su resistencia, (c) la energía en KW-hora que consume en 16 horas, (d) el calor suministrado en dicho tiempo y (e) el costo de funcionamiento si la tasa de

2. Calcular el volumen de muestreo de un haz acústico cuyo ángulo plano es 7° a una distancia de 70 m. La velocidad del sonido en el agua es 1480 m/s y la duración del pulso es 0.5 milisegundos.

3. Hallar las dos respuestas posibles al determinar el nivel de fuente en decibeles de un transductor de 38 KHz cuyo diámetro es de 15 centímetros, y su potencia nominal es de 800 watt. La densidad del

4. La ecuación de una onda transversal que avanza en el agua está dada por: Y=senπ(0.25x-8t). hallar la longitud de onda, frecuencia, velocidad de propagación y máxima velocidad de propagación de una

unidades de distancia/segundo=velocidad maxima de propagación

dB

el valor maximo se dará cuando cos(0.25πX-8πt)=1

5. Tenemos los siguientes valores de medición de la reflectividad de un pez a 120 kHz: 4 mediciones de -50 dB, una de -40 db, dos de -41 dB, tres de -30 dB y una de -70 dB. Calcule el valor promedio de reflectividad.

r = 0.25 mp = 220000 Paz = 1500000 rayls

Solución:

I = W/A = p2/zW = A.p2/zentonces:A = 0.049087385 mW db = log A + 2 log p - log z = 3.199724001 dBW = 1583.8863 w

Tita1 = 4 degTita2 = 5 degR = 200 m

Solución:

a = 6.984153898 mb = 8.732188582 mA = a.b.pi = 191.596151 m2

Solucion alternativa:

Tita = [ (Tita1 + Tita2)/2] = 4.5 dega = b = 7.858021402 mA = pi*r2 = 193.988635 m2Diferencia: 2.39248436 m

Tita = -3 dB ---> 0.501187234 radR = 40 mTau = 0.2 mseg ---> 0.0002 sc = 1500 m/s

1. Halle la potencia de un transductor derivándola logarítmicamente. El radio es de 0.25 metros, la presión acústica es de 220 mil pascales y la impedancia es de 1’500,000 rayls.

2. El haz acústico de un transductor tiene un ángulo proa-popa de 4°, y de 5° en el sentido estribor-babor. Calcule el área que cubre el haz a 200 m de profundidad. Intente un resultado alternativo promediando los ángulos. Determine la diferencia entre ambas respuestas.

3. El ángulo plano de un haz es de -3 dB en el dominio logarítmico. Determine el volumen de muestreo a 40 m del transductor si la duración de pulso es de 0.2 milisegundos y la velocidad de propagación es de 1,450 m/s.

Solución:

Omega = 0.196252856 steradVM = 47.1006855 m3

D = 0.5 yarda ---> 0.45 mW = 2000 kg-m2/s2 ---> 2000 wattd = 1000 kg/m3c = 1500 m/s

Solución

A = 0.159043128 m2z = 1500000 raylsI = W/A = 12575.20538 watt/m2p = (z.I)^0.5 = 137341.9385 Pap-ref 1 = 1 Pap-ref 2 = 0.000001 uPa

SL 1 = 102.756063 dB re 1 PaSL 2 = 222.756063 dB re 1 uPa

m = 7 kgX = 4 . Sen(t+pi)

Solución:

c = dx/dt = d[4.Sen(t+pi)]/dt = 4.Cos(t+pi), y c = 4 porque c es máxima cuando Cos(t+pi) = 1 =a = dc/dt = d[4.Cos(t+pi)]/dt = -4.Sen(t+pi), y a = 4 porque a es máxima cuando Sen(t+pi) = 1 =

Entonces:

F = m.a = 28 NewtonE = 1/2*[ m.c2 + kx2]E = 1/2*[ m.[4.cos(t+pi)]^2+k.[-4.sen(t+pi)]^2 = 1/2*[7*16.cos(t+pi)^2+k*16.sen(t+pi)^2]por analogía, Y = A.Sen(wt +/- kx) , entonces w=1, y k=w2m, de allí que m=7 y entonces k=1*7 =E = 7*16/2 * [ cos(t+pi)^2+sen(t+pi)^2] 56 joule …porque el máximo valor de cos(t+pi)^2+sen(t+pi)^2 = 1

4. Hallar el nivel de la fuente de un transductor de 18 kHz cuyo diámetro es de 0.5 yardas y su potencia es de 2 mil kg-m2/s3. La densidad del agua es de 1,000 kg/m3 y la velocidad del sonido es de 1,500 m/s.

5. Un transductor de 7 kg de masa vibra según la ecuación X=4.Sen(t + π), hallar la fuerza máxima y la energía total de vibración de la que ese transductor es capaz.

---> 28.71591323 deg

c = dx/dt = d[4.Sen(t+pi)]/dt = 4.Cos(t+pi), y c = 4 porque c es máxima cuando Cos(t+pi) = 1 = 4 m/sa = dc/dt = d[4.Cos(t+pi)]/dt = -4.Sen(t+pi), y a = 4 porque a es máxima cuando Sen(t+pi) = 1 = 4 m/s2

E = 1/2*[ m.[4.cos(t+pi)]^2+k.[-4.sen(t+pi)]^2 = 1/2*[7*16.cos(t+pi)^2+k*16.sen(t+pi)^2]por analogía, Y = A.Sen(wt +/- kx) , entonces w=1, y k=w2m, de allí que m=7 y entonces k=1*7 = 7 m

…porque el máximo valor de cos(t+pi)^2+sen(t+pi)^2 = 1