Ejercicios Seres Vivos Ondas

II MOVIMIENTO ONDULATORIO
1.- En el centro de una laguna se descargan piedras, una cada medio segundo. Una persona
parada en la orilla escucha el sonido de la primera piedra un segundo antes de que la primera ola
llegue a sus pies. Suponiendo que la laguna es aproximadamente circular, determine la distancia
desde el centro a la orilla, si la distancia entre ola y ola es de 25 metros.
(Velocidad del sonido en el aire: 340 m/s.)
2.- Ud. ve a lo lejos un carpintero clavando clavos a una razón de dos martillazos por segundo.
Ud. escucha el sonido de los martillazos sincronizadamente con lo que ve, o sea, cada vez que el
carpintero da un golpe, escucha simultáneamente un ruido. Sin embargo, una vez que el
carpintero termina de martillar, Ud. aun escucha tres martillazos más. Determine la longitud de
la onda sonora y la distancia a que se encuentra el carpintero.
3.- Un motor que se encuentra semi-sumergido en un lago vibra con una frecuencia de 100 Hz,
lo cual genera olas que se propagan alejándose de el. La separación entre olas sucesivas es de 60
cm. Encuentre cuanto será la separación entre ola y ola si la frecuencia del motor aumenta a 300
Hz.
4.- Para poder detectar objetos mediante ondas, la longitud de onda ha de ser como máximo del
orden de la dimensión del objeto. Calcular la frecuencia mínima de los ultrasonidos que debería
emitir un murciélago que se alimenta de insectos cuyas dimensiones son del orden de 1 mm.
5.- Carolina está sentada al borde del trampolín de una piscina tocando guitarra. La altura del
trampolín es de 3,3 metros, y Pedro está buceando justo debajo, al fondo de la piscina que tiene
una profundidad de 2,9 metros. Diga cúanto tiempo pasa desde que Carolina comienza a tocar y
Pedro comienza a escuchar la guitarra. Cuando la guitarra emite la nota La (f=440 Hz), ¿con
qué frecuencia y longitud de onda la percibe Pedro?
(Velocidad del sonido en aire: 340 m/s , Velocidad del sonido en agua: 1450 m/s.)
6.- Al golpear un tubo metálico rectilíneo con una frecuencia de 10 Hz, el sonido que viaja por
el metal llega al otro extremo un segundo antes del que viaja por el aire. Si la velocidad del
sonido en el aire es de 340 m/s y la velocidad del sonido en el metal es de 3200 m/s, determine
la longitud del tubo y la longitud de onda en el metal.
7.- Parado en una esquina Ud. escucha la sirena de una ambulancia que se acerca percibiéndola
com de una frecuencia de 560 Hz. Después que la ambulancia pasa, la frecuencia percibida es
de 480 Hz. Determine la rapidez de la ambulancia.
8.- Margarita viaja en su auto hacia el norte por una carretera con una rapidez de 90 km/h. Un
auto de policía que viaja hacia el sur con una rapidez de 40 m/s. lleva la sirena encendida
emitiendo un sonido que tiene una frecuencia de 2500 Hz.
a) ¿Con qué frecuencia percibe Margarita la sirena cuando el auto de policía se está
acercando a ella?
b) ¿Qué frecuencia percibe Margarita cuando el auto de policía ya se cruzó con ella y se
está alejando?
9.- Se sabe que el universo está en expansión, de tal manera que una galaxia que está a una
distancia D de nosotros se está alejando con una rapidez dada por:
V=HD
Donde H = 22.5 x 10-19 s-1 es la constante de Hubble. Para una determinada galaxia, la luz
violeta emitida por ella se percibe como luz azul en la tierra. Calcule a qué distancia se
encuentra dicha galaxia. (Velocidad de la luz: 3 x 108 m/s ; frecuencia luz violeta: 7.5 x 1014
Hz; frecuencia luz azul: 6.5 x 1014 Hz).
10.- Una de las técnicas para determinar la velocidad de la sangre en un vaso sanguíneo
superficial consiste en medir el corrimiento Doppler de los ultrasonidos. En una de estas
mediciones se emite una onda de ultrasonido que se propaga en la dirección del flujo sanguíneo,
detectándose un corrimiento Doppler de 100 Hz en un instrumento que tiene una fuente de
frecuencia de 5 MHz.
¿Cuál es la velocidad de la sangre que circula por el vaso?
(Velocidad del sonido en la sangre: 1570 m/s).
11.- Un médico desea medir el tamaño de un bebé mediante un equipo de ultrasonido. Para ello
envía un pulso ultrasónico y recibe un eco (del costado más cercano del bebé) 500 us
(microsegundos) más tarde. Recibe un segundo eco (del costado más alejado del bebé) 820 us
más tarde. Para mejorar el diagnóstico, repite la medición dos veces más, obteniendo 520 y 850
us, y 560 y 830 us. Si la velocidad del ultrasonido en el cuerpo es de 1200 m/s,
a) Calcule el tamaño del bebé con su error correspondiente.
Al dia siguiente, nace el bebé, y es medido por una enfermera, obteniéndose 49,9 cm.
b) ¿ Son ambas medidas iguales? Justifique su respuesta. Asuma que la medición hecha por la
enfermera es entre los mismos puntos que la medición hecha por ultrasonido.
c) La diferencia entre ambas medidas, ¿ corresponde a un error sistemático o aleatorio ?.
Justifique su respuesta.
12.- Un avión a reacción que vuela a una altura de 3000 metros produce un sonido de 40 dB en
el suelo. Suponiendo que la energía sonora total no varía, ¿cuál sería el nivel de intensidad si la
altura fuera de 1000 metros?
13.- El nivel medio de intensidad de un aparato de radio es 45 dB. ¿Cuál es el nivel medio de
intensidad cuando dos aparatos similares están funcionando al mismo tiempo?
14.- Cierta especie de murciélago utiliza una onda sonora pura de 83 kHz para detectar blancos
móviles. Al detectar una onda que ha sufrido un corrimiento Doppler por reflexión, el
murciélago cambia la frecuencia de emisión hasta que la onda reflejada que percibe es de 83
kHz. ¿Cuál debe ser la frecuencia de emisión para un murciélago que se mueve a 10 m/s hacia
un blanco que:
a) Se acerca al murciélago a 2 m/s
b) Se aleja del murciélago a 2 m/s
(Todas las velocidades son horizontales medidas con respecto al suelo)
SOLUCIONES
1.- 58,6 m.
2.- 165 m; 495 m
3.- 20 cm
4.- 3,4x105 Hz
5.- t = 11,7 ms, f = 440 Hz, λ = 3,3 m
6.- 378 m; 320 m
7.- 26,4 m/s
8.- a) 3041,7 Hz, b) 2072,4 Hz
9.- D = 2.05 x 1025 m.
10.- 1,57 cm/s
12.- 49,5 dB.
13.- 48 dB.
14.- a) 77,34 KHz. b) 79,18 KHz