Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 41, nº 4 (2019)

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Material Suplementario para "Evaluación del entendimiento de ondas

mecánicas utilizando un test de opción múltiple en español"

Apéndice - Evaluación diagnóstica de ondas mecánicas

1) Dos estudiantes cantan con el mismo volumen. El estudiante P canta en un tono más alto que el estudiante

Q. ¿Cuál de las siguientes opciones es verdadera?

A. Las dos frecuencias son iguales, pero las amplitudes son diferentes.

B. Las dos amplitudes son iguales, pero las frecuencias son diferentes.

C. Las dos frecuencias son iguales y las amplitudes también son iguales.

D. Las dos frecuencias son diferentes y las amplitudes también son diferentes.

E. Las dos frecuencias son diferentes y las amplitudes no se pueden comparar.

Considera la siguiente situación para responder las preguntas 2) y 3).

Los estudiantes P y Q están de pie a 50 metros de separación y gritan “¡Yo!” exactamente al mismo tiempo.

2) Se gritan con el mismo volumen, pero el estudiante Q grita en un tono más alto que el estudiante P. ¿Cuál

estudiante escuchará primero el sonido del otro?

A. Se escucharán exactamente al mismo tiempo, porque la velocidad de las ondas de sonido depende de las

propiedades del aire.

B. El estudiante P escuchará el sonido primero, porque la velocidad de las ondas de sonido depende de la

frecuencia según 𝑣 = 𝑓𝜆 .

C. Se escucharán exactamente al mismo tiempo, porque la velocidad de las ondas de sonido depende de la

amplitud.

D. El estudiante P escuchará el sonido primero, porque el sonido con una mayor frecuencia es más

penetrante.

E. El estudiante Q escuchará el sonido primero, porque la velocidad de las ondas de sonido depende de la

frecuencia según 𝑣 = 𝑓𝜆 .

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3) El estudiante Q grita con mayor volumen que el estudiante P, pero gritan en el mismo tono. “¿Cuál

estudiante escuchará primero el sonido del otro?

A. El estudiante P escuchará el sonido primero, porque la velocidad de las ondas de sonido depende de la

amplitud del sonido.

B. El estudiante Q escuchará el sonido primero, porque la velocidad de las ondas de sonido depende

inversamente de la amplitud del sonido.

C. Se escucharán exactamente al mismo tiempo, porque la velocidad de las ondas depende de la frecuencia

según 𝑣 = 𝑓𝜆 .

D. Se escucharán exactamente al mismo tiempo, porque la velocidad de las ondas depende de las

propiedades del aire.

E. El estudiante P escuchará el sonido primero, porque la onda con mayor amplitud viaja más lejos.

Considera la siguiente situación para contestar las preguntas 4) y 5).

Un extremo de una cuerda tensa está atada fijamente a un poste mientras que el otro extremo lo sostiene una

niña (ver Figura de abajo). La niña mueve rápidamente su mano hacia arriba y hacia abajo para crear un

pulso que se mueve hacia el poste.

4) La niña quiere ahora hacer un pulso que tarde menos tiempo en llegar al poste. ¿Cómo puede hacer esto?

A. Ella debe mover su mano hacia arriba y hacia abajo más rápidamente manteniendo la misma altura que el

pulso original.

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B. Ella debe mover su mano hacia arriba y hacia abajo una mayor altura, pero en el mismo tiempo que le

tomó hacerlo en el pulso original.

C. Ella debe mover su mano hacia arriba y hacia abajo una menor altura, pero en el mismo tiempo que le

tomó hacerlo en el pulso original.

D. Ella debe mover su mano hacia arriba y hacia abajo de la misma manera en que la movió para producir el

pulso original, pero con la cuerda más tensa.

E. Ella debe mover su mano hacia arriba y hacia abajo de la misma manera en que la movió para producir el

pulso original, pero con la cuerda menos tensa.

5) La niña sigue queriendo que el pulso llegue al poste en un menor tiempo, realizando un cambio en la

cuerda. ¿Cómo puede hacer esto?

A. Ella debería usar una cuerda más ligera con la misma tensión, porque la velocidad aumenta cuando la

densidad disminuye.

B. Ella debería usar una cuerda más pesada con la misma tensión, porque la velocidad aumenta cuando la

densidad aumenta.

C. Utilizando la misma cuerda, ella debería disminuir la tensión en la cuerda, porque la velocidad aumenta

cuando la tensión disminuye.

D. Ella debe usar una cuerda más pesada y disminuir la tensión de la cuerda, porque la velocidad aumenta

cuando la densidad aumenta y la tensión disminuye.

E. Ella no puede lograr que llegue en menor tiempo ni cambiando la cuerda ni cambiando la tensión de la

cuerda, porque la velocidad está determinada por la frecuencia y la longitud de onda según 𝑣 = 𝑓𝜆 .

Considera la siguiente situación para contestar las preguntas 6) a 8).

Una partícula de polvo está suspendida frente a un altavoz

apagado (ver imagen). El altavoz se activa y emite un sonido

con un tono constante.

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6) ¿Cómo se moverá la partícula de polvo?

A. Se quedará en la misma posición.

B. Se moverá hacia adelante y hacia atrás con respecto a la misma posición.

C. Se moverá hacia arriba y hacia abajo con respecto a la misma posición.

D. Se moverá alejándose del altavoz.

E. Se moverá alejándose del altavoz en una trayectoria sinusoidal.

7) Si el tono del sonido se incrementa pero el volumen permanece igual, ¿qué pasa con el movimiento de la

partícula de polvo?

A. Se moverá hacia adelante y hacia atrás una mayor distancia que antes, con respecto a la misma posición.

B. Se moverá hacia adelante y hacia atrás más rápido que antes, con respecto a la misma posición.

C. Se moverá hacia arriba y hacia abajo una mayor distancia que antes, con respecto a la misma posición.

D. Se moverá hacia arriba y hacia abajo más rápido que antes, con respecto a la misma posición.

E. Se moverá alejándose del altavoz más rápido que antes.

8) Si el volumen del sonido se incrementa pero el tono permanece igual, ¿qué pasa con el movimiento de la

partícula de polvo?

A. Se moverá hacia adelante y hacia atrás una distancia mayor que antes, con respecto a la misma posición.

B. Se moverá hacia adelante y hacia atrás más rápido que antes, con respecto a la misma posición.

C. Se moverá hacia arriba y hacia abajo una distancia mayor que antes, con respecto a la misma posición.

D. Se moverá alejándose del altavoz una distancia mayor que antes.

E. Se moverá alejándose del altavoz más rápido que antes.

Considera la siguiente situación para contestar las preguntas 9) y 10).

Dos pulsos se mueven uno hacia el otro. Cada pulso tiene una rapidez

de 1 cm/s. El diagrama de la derecha muestra los pulsos en el instante

de tiempo t = 0 s. Cada cuadro corresponde a 1 cm x 1 cm. Las líneas

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discontinuas indican las posiciones correctas de los pulsos

individuales después de 2 s.

9) Elige el diagrama que corresponde a la forma del pulso resultante después de 2 s.

10) Elige el diagrama y la explicación que corresponde a la forma del pulso resultante después de 5 s.

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Considera la siguiente situación para responder las preguntas 11) y 12)

Dos pulsos se mueven uno hacia el otro. Cada pulso tiene una rapidez

de 1 cm/s. El diagrama de la derecha muestra los pulsos en el instante

de tiempo t = 0 s. Cada cuadro corresponde a 1 cm x 1 cm.

11) Elige el diagrama que corresponde a la forma del pulso resultante después de 3 s.

12) Elige el diagrama y la explicación que corresponde a la forma del pulso resultante después de 5 s.

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Considera la siguiente situación para responder las preguntas 13) y 14).

Una niña está demostrando el movimiento ondulatorio en una cuerda sujeta a

un poste. La cuerda puede estar ya sea atada fijamente, por lo que el extremo

no puede moverse, o atada a un anillo que puede moverse libremente hacia

arriba y hacia abajo del poste. La niña mueve la cuerda creando un pulso

asimétrico que se mueve hacia el poste. El pulso tiene una rapidez de 1 cm/s.

Cada cuadro en la figura corresponde a 1 cm x 1 cm. El diagrama de la

derecha muestra el pulso en el instante de tiempo t = 0 s.

13) Elige el diagrama que corresponde a la forma del pulso resultante después de 4 s, asumiendo que el

extremo de la cuerda está fijamente atado al poste.

14) Elige el diagrama que corresponde a la forma del pulso resultante después de 4 s, asumiendo que la

cuerda está atada a un anillo que puede moverse libremente hacia arriba y hacia abajo del poste.

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Considera la siguiente situación para responder las preguntas 15) y 16).

Una niña está demostrando el movimiento ondulatorio en una cuerda sujeta a

un poste. La cuerda puede estar ya sea atada fijamente, por lo que el extremo

no puede moverse, o atada a un anillo que puede moverse libremente hacia

arriba y hacia abajo del poste. La niña mueve la cuerda creando un pulso

simétrico que se mueve hacia el poste. El pulso tiene una rapidez de 1 cm/s.

Cada cuadro en el diagrama corresponde a 1 cm x 1 cm. El diagrama de la

derecha muestra el pulso en el instante de tiempo t = 0 s.

15) Elige el diagrama que corresponde a la forma del pulso resultante después de 2 s, asumiendo que el

extremo de la cuerda está fijamente atado al poste.

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16) Elige el diagrama que corresponde a la forma del pulso resultante después de 2 s, asumiendo que la

cuerda está atada a un anillo que puede moverse libremente hacia arriba y hacia abajo del poste.

Considera la siguiente situación para responder las preguntas 17) – 19)

Se produce una onda estacionaria en una cuerda de longitud fija. Uno de los extremos está atado a un

vibrador y el otro extremo está colocado sobre una polea y atado a una masa. Utilizando el vibrador, se crea

el segundo armónico de la onda estacionaria (ver Figura de abajo). La distancia entre el vibrador y la polea

no cambia.

17) Si la frecuencia del vibrador se duplica y todo lo demás permanece igual, se crea una onda estacionaria

con un armónico diferente. ¿Cuál de las siguientes opciones sobre la longitud de onda de este nuevo

armónico de la onda estacionaria es verdadera?

A. La longitud de onda aumenta porque ésta es directamente proporcional a la frecuencia ya que la velocidad

no cambia.

B. La longitud de onda disminuye porque ésta depende de la cantidad de energía que fluye en las ondas.

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C. La longitud de onda disminuye porque ésta es directamente proporcional a la frecuencia ya que la

velocidad no cambia.

D. La longitud de onda disminuye porque ésta es inversamente proporcional a la frecuencia ya que la

velocidad no cambia.

E. La longitud de onda permanece igual porque ésta depende de la longitud de la cuerda y la frecuencia no

afecta la longitud de onda.

18) Si se incrementa la masa a cuatro veces el valor original y todo lo demás permanece igual, se crea un

armónico diferente de la onda estacionaria. ¿Cuál de las siguientes opciones sobre la longitud de onda de este

nuevo armónico de la onda estacionaria es verdadera?

A. La longitud de onda aumenta porque a medida que la tensión aumenta, la rapidez de la onda se

incrementa.

B. La longitud de onda aumenta porque a medida que la tensión aumenta, es más difícil hacer que la cuerda

vibre.

C. La longitud de onda disminuye porque a medida que la tensión aumenta, la rapidez de la onda se

incrementa.

D. La longitud de onda disminuye porque a medida que la tensión aumenta, es más difícil hacer que la

cuerda vibre.

E. La longitud de onda permanece igual porque la longitud de onda es inversamente proporcional a la

frecuencia.

19) Si se usa una cuerda más gruesa (es decir, con mayor masa) y todo lo demás permanece igual, se crea un

armónico diferente de la onda estacionaria. ¿Cuál de las siguientes opciones sobre la longitud de onda de este

nuevo armónico de la onda estacionaria es verdadera?

A. La longitud de onda aumenta porque a medida que la cuerda se hace más pesada, la rapidez de la onda

decrece.

B. La longitud de onda disminuye porque ésta es inversamente proporcional a la frecuencia.

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C. La longitud de onda disminuye porque a medida que la cuerda se hace más pesada, la rapidez de la onda

decrece.

D. La longitud de onda disminuye porque a medida que la cuerda se hace más pesada, la cantidad de energía

que se transmite en las ondas es diferente.

E. La longitud de onda permanece igual porque a medida que la cuerda se hace más pesada, la rapidez de la

onda decrece.

20) Se golpea un diapasón y luego se coloca delante de un cilindro abierto por un extremo y cerrado por el

otro. Se genera el primer armónico de resonancia (el fundamental). ¿Cuál diagrama representa, de mejor

manera, el patrón del desplazamiento de las moléculas de aire dentro del tubo?

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21) Se golpea un diapasón y luego se coloca delante de un cilindro abierto por sus dos extremos. Se genera el

primer armónico de resonancia (el fundamental). ¿Cuál diagrama representa, de mejor manera, el patrón del

desplazamiento de las moléculas de aire dentro del tubo?

22) Una botella contiene agua hasta un tercio de su capacidad. Se sopla a través del extremo superior creando

un sonido. Luego se le agrega más agua, hasta la mitad de la botella, y se sopla creando un segundo sonido.

¿Cuál de las siguientes opciones es verdadera con relación al tono de los dos sonidos?

A. El tono del segundo sonido sería más alto que el tono del primero porque la columna de aire se hace más

corta y la longitud de onda cambia.

B. El tono del segundo sonido sería más alto que el tono del primero porque hay una columna de aire más

corta, por lo que las moléculas de aire tienen menos espacio para vibrar.

C. El tono del segundo sonido sería más alto que el tono del primero porque hay una columna de aire más

corta, por lo que hay mayor presión de aire dentro de la botella.

D. El tono del segundo sonido sería más bajo que el tono del primero porque la columna de aire se hace más

corta y la longitud de onda cambia.

E. El tono del segundo sonido sería más bajo que el tono del primero porque hay una columna de aire más

corta, por lo que las moléculas de aire tienen menos espacio para vibrar.

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