CB32-02 Ondas I_ondas y Sus Características 2015

GUICES00

1CB3

2-A1

5V1

1Cpech

Cien

cias

Bs

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Fs

ica

Programa

Estndar AnualGua prcticaOndas I: ondas y sus caractersticas

N__

Ejercicios PSU

1. Nmero de ondas o ciclos por unidad de tiempo, la definicin anterior corresponde a

A) periodo. D) velocidad de propagacin.B) frecuencia. E) elongacin.C) longitud de onda.

2. Con respecto a la propagacin de las ondas electromagnticas, es correcto afirmar que

I) pueden viajar en el vaco. II) producen oscilacin de las partculas al desplazarse por un medio material.III) no se propagan en medios materiales.

A) Solo I D) Solo I y IIB) Solo II E) Solo I y IIIC) Solo III

3. P, Q y R equivalen a longitudes iguales que hay entre dos puntos equivalentes y consecutivos de una onda, tal como lo muestra la figura.

P

Q

R

Respecto a lo anterior, es correcto afirmar que

A) P es el periodo, Q es la frecuencia y R es la longitud de onda.B) Q es un ciclo, P es la amplitud y R es la frecuencia.C) P es el periodo, Q es la longitud de onda y R es un ciclo.D) P, Q y R corresponden a la mxima elongacin de las partculas.E) P, Q y R son longitudes de onda.

Ciencias Bsicas Fsica

Cpech2

4. En una cuerda que se encuentra fija en los extremos y sometida a tensin se pueden generar distintos tipos de ondas estacionarias. En cul de los siguientes modos de vibracin se presentan exactamente 4 nodos en la cuerda?

A) Primer armnico D) Cuarto armnicoB) Segundo armnico E) Quinto armnicoC) Tercer armnico

5. Una onda se desplaza por un medio homogneo con rapidez constante, tal como lo muestra el grfico adjunto. Si su longitud de onda es un tercio de la distancia que recorre en 3 segundos, cul es la frecuencia de la onda? v ms

t [s]

300

3

A) 1 [Hz]B) 3 [Hz]C) 100 [Hz]D) 300 [Hz]E) 900 [Hz]

6. Si la onda de la figura demor 30 [s] en ir de A hasta B, cul de las siguientes alternativas es INCORRECTA?

A

B

90 [m]

A) El nmero de ciclos de la onda es 3.B) La frecuencia es 0,1 [Hz].C) El periodo es 10 [s].D) La longitud de onda es 30 [m].E) La rapidez de propagacin es 9 m

s.

7. Dentro de las caractersticas de las ondas mecnicas se afirma que

I) en su propagacin existe transmisin de energa. II) se propagan en el vaco.III) tienen una rapidez de propagacin del orden de los 340

ms .

Es (son) correcta(s)

A) solo I. D) solo I y II.B) solo II. E) solo II y III.C) solo III.

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Cpech 3

8. En una cuerda de 4 metros de largo, que se encuentra fija en los extremos, se genera una onda estacionaria. Si la cuerda vibra en su frecuencia fundamental y esta es de 100 [Hz], cul es su rapidez de propagacin?

A) 4 ms D) 400

ms

B) 25 ms

E) 800 ms

C) 100 ms

9. Una onda viaja con una rapidez de 100 ms por una cuerda de 1 [m] de longitud y 1 [g] de masa,

sometida a tensin. Cul es el mdulo de la tensin en la cuerda?

A) 0,01 [N] D) 10 [N]B) 0,1 [N] E) 100 [N]C) 1 [N]

10. Una cuerda de 1 metro de longitud y masa 0,5 [kg] est fija en ambos extremos. Si la tensin en la cuerda es de 50 [N] y se encuentra vibrando en el segundo armnico, cul es la frecuencia con la que vibra?

A) 2 [Hz] D) 100 [Hz]B) 5 [Hz] E) 200 [Hz]C) 10 [Hz]

11. Una onda mecnica posee una rapidez de propagacin de 20 ms y una longitud de onda de

10 [m]. Cul es el periodo de dicha onda?

A) 0,5 [s] D) 5,0 [s]B) 2,0 [s] E) 10,0 [s]C) 2,5 [s]


Cpech4

12. Dos ondas, A y B, se propagan por el mismo medio, recorriendo la misma distancia en el mismo tiempo, tal como lo muestra la figura adjunta.

B

A

40 [m]

Respecto a lo anterior, es correcto afirmar que

I) ambas poseen la misma frecuencia. II) la rapidez de B es el doble que la rapidez de A.III) la longitud de onda de A es el triple de la de B.

A) Solo I D) Solo I y IIB) Solo II E) Solo II y IIIC) Solo III

13. En una cuerda vibrante se genera una onda estacionaria. Si la frecuencia de oscilacin corresponde al segundo armnico, cuntos nodos se producen?

A) 1 D) 4B) 2 E) 5C) 3

14. En la propagacin de una onda mecnica y transversal, una determinada partcula del medio

A) se desplaza con la onda, vibrando paralelamente a la direccin de propagacin de esta.B) se desplaza con la onda, vibrando perpendicularmente a la direccin de propagacin de

esta. C) oscila en torno a un punto fijo, vibrando paralelamente a la direccin de propagacin de la

onda. D) oscila en torno a un punto fijo, vibrando perpendicularmente a la direccin de propagacin

de la onda.E) vibra en torno a un punto fijo, desplazndose con la onda siempre en un solo sentido de

propagacin.

15. Una onda viaja por una cuerda. Si la distancia entre dos nodos consecutivos es de 6 [cm], cul es su longitud de onda?

A) 2 [cm] D) 6 [cm]B) 3 [cm] E) 12 [cm]C) 4 [cm]

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Cpech 5

16. Un dispositivo mecnico produce ondas en una cuerda que se encuentra fija en uno de sus extremos. Si la fuente generadora de ondas aumenta su frecuencia al doble, entonces

I) el tiempo que demora un antinodo en realizar una oscilacin aumenta al doble. II) el tiempo que demora un punto de la cuerda en realizar una oscilacin disminuye a la mitad.III) la rapidez de propagacin de la onda aumenta al doble.


A) solo I. D) solo I y III.B) solo II. E) solo II y III. C) solo III.

17. La siguiente figura corresponde al grfico de elongacin en el tiempo de una partcula de un medio P en el cual se propaga una onda.

6x [cm]

3

-6

t [s]

Respecto a lo anterior, y considerando que la mxima elongacin de esta partcula tambin corresponde a la mxima elongacin de las partculas del medio P, se afirma que

I) la amplitud de la onda es 6 centmetros. II) la rapidez de propagacin de la onda es de 2

ms .

III) la grfica corresponde a una onda transversal.


A) solo I. D) solo I y II.B) solo II. E) solo I y III.C) solo III.

18. Dos cuerdas idnticas, A y B, de longitud 3 metros y sometidas a la misma tensin, se hacen vibrar de tal forma que en ambas se generan ondas estacionarias. Si la cuerda A vibra en su frecuencia fundamental y la cuerda B lo hace en el segundo armnico, cul es la diferencia entre las longitudes de onda (lA - lB) de las ondas generadas en las cuerdas?

A) 1,0 [m] D) 3,0 [m]B) 1,5 [m] E) 6,0 [m]C) 2,0 [m]


Cpech6

19. Dos personas estn en las mrgenes opuestas de una laguna de aguas tranquilas. Para comunicarse entre s una de ellas pone una nota en una botella, la cierra y la deja en la laguna (sin velocidad inicial), moviendo el agua peridicamente para producir ondas que se propaguen. Respecto de esto ltimo, es correcto afirmar que

I) mientras mayor sea la frecuencia, ms rpido llegar la botella a la otra orilla. II) mientras menor sea la frecuencia, menor ser la longitud de onda de las olas.III) la botella no lograr cruzar la laguna.

A) Solo I D) Solo I y IIB) Solo II E) Solo II y IIIC) Solo III

20. En un lago el viento produce ondas peridicas cuya longitud de onda es 10 [m], que se propagan a 2 ms . Cul es la frecuencia de oscilacin de un barco que est anclado en el lago?

A) 0,2 [Hz] D) 5,0 [Hz]B) 0,5 [Hz] E) 20,0 [Hz]C) 2,0 [Hz]

21. En un recipiente con agua, una mquina generadora de ondas produce olas con las siguientes caractersticas: amplitud de 8 [cm], periodo de 0,5 [s] y longitud de onda de 12 [cm]. Cul es la rapidez de propagacin y frecuencia de las olas?

A) 6 cms y 0,5 [Hz] D) 24 cms y 0,5 [Hz]

B) 6 cms y 2,0 [Hz] E) 24 cms y 2,0 [Hz]

C) 16 cms y 2,0 [Hz]

22. Si una cuerda de violn est afinada con una tensin de 10 [N], cul es la rapidez de propagacin de una onda en ella, si su longitud es 40 [cm] y su masa es 10 [g]?

A) 2 ms D) 15 ms

B) 4 ms E) 20 ms

C) 12 ms

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Cpech 7

23. Las ondas mecnicas transversales, A y B, de la figura recorren desde 0 a P una distancia de 18 [cm] en 0,2 [s].

P

B

A

t [s]

x [cm]

3

0

-3

v

Al respecto, es INCORRECTO sealar que

A) las ondas B y A tienen 4 ciclos y 2 ciclos, respectivamente. B) la longitud de onda de B y A es 4,5 [cm] y 9 [cm], respectivamente.C) la rapidez de propagacin de las ondas A y B es 90 cm

s.

D) el periodo de la onda B es 0,05 [s].E) la frecuencia de la onda A es 20 [Hz].

24. La siguiente expresin corresponde a la rapidez de propagacin de una onda en una cuerda sometida a tensin.

v = T

Considerando la ecuacin anterior, donde v es la rapidez de propagacin, T es la tensin en la cuerda y corresponde a su masa por unidad de longitud ( = mL ), cul(es) de las siguientes afirmaciones es (son) correcta(s)?

I) Al aumentar la masa por unidad de longitud de la cuerda, aumenta la rapidez de propagacin de la onda.

II) Al disminuir a la mitad la tensin, disminuye a la mitad la rapidez de propagacin de la onda.III) Al aumentar al doble la masa por unidad de longitud y la tensin en la cuerda, la rapidez de

propagacin de la onda se mantiene constante.

A) Solo I D) Solo I y IIIB) Solo II E) Solo II y IIIC) Solo III


Cpech8

25. Un dispositivo mecnico perturba constantemente una cuerda de guitarra tensada. Si la longitud de la cuerda es de 90 [cm], cul(es) de las siguientes opciones muestra(n) una situacin posible al generar una onda estacionaria en ella?

I) La longitud de onda es de 180 [cm]. II) La longitud de onda es de 270 [cm].III) En la cuerda existen exactamente 3 nodos y 2 antinodos.

A) Solo I D) Solo I y IIIB) Solo II E) I, II y IIIC) Solo III

Tabla de correccin

Item Alternativa Habilidad 1 Reconocimiento2 Reconocimiento 3 Comprensin4 Comprensin5 Aplicacin6 Aplicacin7 Reconocimiento8 Aplicacin9 Aplicacin10 Aplicacin11 Aplicacin12 Aplicacin13 Comprensin14 Comprensin15 Aplicacin16 ASE17 Comprensin18 Aplicacin19 Comprensin20 Aplicacin21 Aplicacin22 Aplicacin23 ASE24 ASE25 ASE

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Cpech 9

Resumen de contenidos

Las Ondas son perturbaciones que se propagan por un medio, produciendo oscilacin en las partculas. Pueden viajar por medios materiales y algunas tambin por el vaco, transportando energa, pero no materia.

l

Lnea deequilibrio

Monte

Nodo

ElongacinValle

Longitud de onda

l

Longitud de onda

Amplitud

Rapidez media o rapidez: cociente entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrerla.

rapidez = distanciatiempo

Observacin

Longitud de onda (l): Distancia entre 2 puntos equivalentes

y consecutivos. Unidades S.I.: metro C.G.S.: centmetro

l = longitud del tren de ondan de ondas del tren

Periodo (T): Es el tiempo que demora un punto del medio en realizar una oscilacin completa. El periodo de una onda permanece constante.

Unidades S.I. y C.G.S.: segundo

T = tiempon de ondas


Cpech10

Frecuencia (f): Es la cantidad de oscilaciones por unidad de tiempo. La frecuencia de una onda permanece constante.

Unidades S.I. y C.G.S.: hertz

f = n de ondastiempo

1 [Hz] = 1 [hertz] = 1segundo = 1 [rps] = 1 vibracinsegundo = 1

oscilacinsegundo = 1 [s

-1]

Relacin entre frecuencia y periodo

f = 1T

La rapidez de propagacin (v) es caracterstica de cada tipo de onda y del medio por el cual se propaga. Es constante mientras la onda viaje por el mismo medio.

Unidades S.I.: ms v = l f

v = l 1T

C.G.S.: cm

s

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Cpech 11

Clasificacin de las ondas

ONDASSe

clasifican segn

Longitudinales

Transversales

Mecnicas

Electromagnticas

Direccin de oscilacin de las

partculas del medio.

Naturaleza.

Se propagan solo por medios

materiales.

Se propagan por medios materiales y tambin por el

vaco.

Las partculas del medio oscilan en la direccin de

propagacin de la onda.

Las partculas del medio oscilan

perpendicularmente a la direccin de

propagacin de la onda.

Viajeras

Estacionarias

Sentido de propagacin.

Se propagan en un solo sentido.

Se forman por la superposicin de

dos ondas viajeras que se propagan en sentidos contrarios.


Cpech12

Ondas estacionarias

Las ondas estacionarias se forman por la superposicin de dos ondas viajeras que se propagan en sentidos contrarios. Estas ondas se pueden generar en distintos medios como cuerdas, resortes y columnas de aire.

Nodo

l2

l2

NodoNodo

l2

Nodo

Antinodo Antinodo Antinodo

En una cuerda fija en los extremos, si se genera una onda estacionaria la longitud de la cuerda corresponde a un mltiplo entero de semilongitudes de onda, tal como lo muestra la figura anterior.

L = n l2

Donde:L es la longitud de la cuerda.n es un nmero entero (cantidad de antinodos).l es la longitud de onda.

(a) n = 1

(b) n = 2

(c) n = 3

(d) n = 4

Fundamental o primer armnico

Segundo armnico

Tercer armnico

Cuarto armnico

Modos de vibracin en una cuerda fija en los extremos.

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Cpech 13

Rapidez de propagacin de las ondas en una cuerda

En una cuerda de densidad lineal (masa por unidad de longitud) sometida a una tensin T, la rapidez de propagacin v de una onda est dada por:

v = T o v = TLm

Donde: L es el largo de la cuerda.m es la masa.

Considerando adems que la rapidez de propagacin puede expresarse como v = l , puede establecerse que las frecuencias para las que se observarn ondas estacionarias en una cuerda estn dadas por:

f = n2L

T

o f = n2L TLm

Donde n es el modo de vibracin de la cuerda y que corresponde a un nmero entero.


Cpech14

Mis apuntes

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Cpech 15

Mis apuntes

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