Universidad Galileo.

Fsica IV.

Hoja de trabajo

Tema a evaluar: Ondas longitudinales Efecto Doppler Instrucciones Generales:

Resolver los siguientes problemas y dejar constancia del trabajo realizado en hojas

adicionales. Entregar el trabajo en clase el da 2 de octubre de 2014.

1. Una onda sonora en el aire tiene f = 300 Hz y z = 6.00 x 10-3

mm. Para esta onda calcule:

(a) La amplitud de presin (Pa); (b) la intensidad (en W/m2); (c) el nivel de intensidad del sonido (en dB).

a) 4.67 Pa (b) 2.64 x 10-2 (c) 104 dB

2. Una onda sonora se describe por la siguiente funcin:

a) Determine la velocidad de esta onda y establezca el material en el cual est

viajando. Auxliese del cuadro que se muestra.

b) Establezca la derivada parcial y explique la relacin

c) Escriba la funcin P (x, t ) y luego evale la amplitud de presin para la

posicin x = 0.0500 m en t = 3.00 ms

d) Determine la velocidad mxima del movimiento oscilatorio de las

molculas.

e) Considere que las ondas sonoras que inciden en el material provienen del aire, para esta situacin cul es el valor del

ndice de refraccin? Interprete el resultado encontrado.

3. Efecto Doppler. Un tren viaja a 30 m/s en aire tranquilo. La frecuencia de la nota emitida por el silbato de la

locomotora es 500Hz. Calcule para las ondas sonoras (a) por delante de la locomotora (b) por detrs de la locomotora. Calcule la frecuencia del sonido que escucha un oyente estacionario ( c ) por delante de la locomotora (d) por detrs de la

locomotora.

(a) 0.628 m (b) 0.748m (c) 548 Hz (d) 460 Hz

4. Sonar nutico. La fuente de sonido del sistema de sonar de un barco opera 25Khz. S el mdulo de volumen B = 2.2

x 109 Pa (para el agua) y la densidad del agua es 1000 kg / m

3 Determine:

a) la velocidad del sonido en el agua

b) la longitud de las ondas emitidas por la fuente. (0.0593 m)

c) la diferencia en frecuencia entre las ondas radiadas directamente y las reflejadas en una ballena que viaja directamente

hacia el barco a 5.85 m/s. El barco est en reposo en el agua. (198 Hz)

5. Una onda sonora en el aire tiene f = 300Hz y A = 6.00 x 10-3

mm. Para esta onda calcule:

a) la amplitud de presin en (Pa)

b) la intensidad en W/m2

c) el nivel de intensidad del sonido (en dB).

a) 4.67Pa b) 2.64 x 10-2

W/m2 c) 104dB

)8.856168.0(cos00.2),( txmtxz

x

z

presin

x

z

6. Una ventana con rea de 1.30 m2 da a una calle donde todos los ruidos juntos producen un nivel de intensidad de

sonido en la ventana de 65.0 dB. Cunta potencia acstica entra por la ventana?

7. El sonido de una trompeta (f = 400Hz), radia uniformemente en todas las direcciones en el aire a 20 C. A una

distancia de 5.00 m de la trompeta el nivel de intensidad del sonido es de 55 dB.

a) Determine la amplitud de presin a esa distancia

b) Calcule la amplitud de desplazamiento

c) A qu distancia es B = 30 dB?

1.62 x10-2

pa 1.42 x 10-8

m 88.9m

8. Si la amplitud es lo suficientemente alta, el odo humano puede responder a ondas longitudinales en la gama de

frecuencias de 20Hz a 20000Hz. Calcule las longitudes de onda correspondientes a estas frecuencias para ondas (a) en el

aire (b) en el agua

a) 17.2m, 1.72cm b) 74.0 m, 74.0 mm

9. Efecto Doppler. La bocina de una ambulancia que se mueve hacia la derecha a 40.0 m/s, emite un sonido con una

frecuencia de 5.00 kHz a dos automviles A y B como se muestra en la figura. El automvil A se mueve hacia la derecha

a 30.0 m/s, mientras que el camin B permanece en reposo. Considere que la velocidad del sonido es 343 m/s.

a) Determine la frecuencia que perciben los pasajeros en el automvil A.

b) Determine la longitud de onda recibida por el camin B. Utilice este resultado para explicar el aumento o disminucin

en la frecuencia percibida por los pasajeros de B.

c) Cuando la ambulancia se encuentra a 200 m del automvil A y a 250 m de la camioneta B, los pasajeros en A perciben

un nivel de intensidad sonora de 90.0 dB. En ese momento Cul es el nivel de intensidad que perciben los pasajeros en el

camin B?

d) Considere que la ambulancia se desva e ingresa a una calle cerrada movindose a velocidad constante de 40.0 m/s,

cul es la frecuencia de pulsacin percibida por el conductor de la patrulla entre la bocina y su eco?

10. Efecto Doppler. Un paracaidista lleva entre sus manos un generador de tonos que le permite determinar su

velocidad. Un amigo en el suelo en el sitio de aterrizaje cuenta con un equipo para recibir y analizar las ondas sonoras.

Mientras el paracaidista cae a la velocidad terminal, su generador de tonos emite un tono estable de 1 800 Hz. Considere

que la velocidad del sonido es de 343 m/s y que esta es independiente de la altitud.

S su amigo en el suelo recibe ondas de 2150 Hz,

a) Explique porque su amigo en el suelo (directamente abajo del paracaidista), recibe una frecuencia mayor.

b) Determine la velocidad de descenso del paracaidista.

c) S el paracaidista tambin llevara un equipo de recepcin sonora los suficientemente sensible para detectar las ondas

reflejadas desde el suelo, qu frecuencia recibira?