Guía Ondas IV: fenómenos ondulatorios 2016

Programa
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Guía práctica
Ondas IV: fenómenos ondulatorios
Ejercicios PSU
1.
En las salas de cine tanto las paredes como el cielo son cubiertos con materiales blandos, como
cortinas y alfombras, para evitar el efecto denominado eco y mejorar la acústica del lugar. ¿Qué
fenómeno característico de las ondas se intenta evitar?
A) Reflexión
B)Refracción
C)Difracción
2. la luz aumenta su velocidad de propagación.
el rayo se acerca a la normal.
la luz mantiene constante su frecuencia.
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
GUICES026CB32-A16V1
D) naranjo.
E) negro.
Cuando un rayo de luz pasa del aire al agua, es correcto afirmar que, al refractarse,
I)
II)
III)
4.
D) Efecto Doppler
E)Absorción
Al iluminar un cuerpo solo con luz blanca, se ve azul. Si ahora iluminamos el mismo cuerpo solo
con luz roja, este se verá de color
A) verde.
B) azul.
C) rojo.
3.
Ciencias Básicas
Física
Nº__
D) Solo I y III
E) Solo II y III
Un rayo de luz monocromática (compuesto por ondas de una sola frecuencia) puede experimentar
el (los) fenómeno(s) de
I) refracción.
II) difracción.
III)dispersión.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
solo I.
solo II.
solo III.
D)
E)
solo I y II.
I, II y III.
Cpech
1
Ciencias Básicas Física
5.
En ciertas ondas transversales la velocidad de propagación es inversamente proporcional a la
densidad del medio elástico en el que se propagan. Si en el fenómeno de la refracción su frecuencia permanece constante, al pasar a un medio menos denso se espera que estas ondas
A)
B)
C)
6.
aumenten su amplitud.
aumenten su longitud de onda.
disminuyan su velocidad de propagación.
D)
E)
Los rayos de la figura representan dos ondas incidiendo sobre una superficie lisa.
P
R
60º
aumenten su periodo.
disminuyan su número de ciclos.
30º
Respecto de esta situación, es correcto afirmar que
I) el ángulo de reflexión de R es menor que el de P.
II) el ángulo de reflexión de R es 30º.
III) el ángulo de reflexión de P es 30º.
A) Solo I
D) Solo I y II
B) Solo II
E) Solo I y III
C) Solo III
7.
Una onda electromagnética viaja por tres medios distintos y homogéneos: X, R y S, tal como
muestra la figura. La onda viaja por el medio X con una rapidez V y una frecuencia f. Al ingresar
al medio R duplica su rapidez y, finalmente, al ingresar al medio S la onda disminuye su rapidez
a un tercio. ¿Cuál es la longitud de onda en el medio S?
2V
A)
3f
f
B)
v
→
V
2V
C)
f
D)
E)
8. 2f
V
2f
3V
R
S
Elizabeth observa cómo un grupo de ondas, al propagarse en el agua, son capaces de “rodear”
obstáculos que impiden su propagación. El fenómeno ondulatorio observado por Elizabeth se
denomina
A) interferencia.
B) transmisión.
C) difracción.
2
X
Cpech
D) E) reflexión.
refracción.
GUÍA PRÁCTICA
9. Dos pulsos, P y A, se propagan con una rapidez de 40 cm
s por una cuerda inextensible y de masa
despreciable, tal como lo indica la figura.
A
P
Si la amplitud de cada pulso es 5 [cm], ¿cuál será la máxima amplitud del pulso resultante cuando
P y A se interfieran?
A) 40 [cm]
B) 10 [cm]
C) 8 [cm]
D) E) 4 [cm]
0 [cm]
10. Una ley científica se puede entender como una proposición que describe una relación constante
entre dos o más variables o propiedades de la naturaleza, que se puede expresar de manera verbal
y/o a través de ecuaciones matemáticas, se apoya en la evidencia empírica y es universalmente
aceptada.
Considerando lo anterior, ¿cuál de las siguientes alternativas corresponde a una ley científica?
A)
B)
C)
D)
E)
“El diamante posee mayor índice de refracción que el agua”
“La reverberación es la prolongación del sonido debido a sucesivas reflexiones, después
de extinguida la fuente sonora”
“El índice de refracción es un número adimensional que indica la resistencia que presenta
el medio a ser recorrido por la luz”
“En el fenómeno de la reflexión el ángulo de incidencia siempre es igual al ángulo de
reflexión”
“La resonancia es un fenómeno ondulatorio”
11. Un haz de luz que viaja por un medio 1 incide sobre un medio 2, tal como muestra la figura.
R
P
α α
Medio 1
Medio 2
β
M
Según lo anterior, es correcto afirmar que
I) R es un rayo incidente.
II) P es un rayo reflejado.
III) M es un rayo refractado.
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) Solo I y III
E) I, II y III
Cpech
3
Ciencias Básicas Física
12. Dentro de las condiciones necesarias para que el fenómeno de reflexión interna total ocurra
está(n) que
I)
II)
III)
el ángulo de incidencia sea igual al ángulo límite.
el haz de luz viaje hacia un medio de menor índice de refracción.
el haz de luz viaje hacia un medio de mayor densidad.
A) B) C) D) E) Solo I
Solo II
Solo III
Solo I y III
I, II y III
13. En un día de verano y con mucho sol es recomendable usar ropa clara porque en ella la luz se
I) refracta en su mayoría.
II) refleja en su mayoría.
III) absorbe en su mayoría.
Es (son) correcta(s)
A) B) C) D)
E) solo I.
solo II.
solo III.
solo I y II.
solo I y III.
14. Un pulso de sonar es emitido verticalmente desde un submarino, en dirección al fondo del
mar. Si el eco se recibe después de 2 [s], ¿a qué distancia está el submarino del fondo?
(Considere que la rapidez del sonido en el agua es 1.450 m
s ).
A)
B)
C)
D)
E)
4
Cpech
340 [m]
680 [m]
725 [m]
1.450 [m]
2.900 [m]
GUÍA PRÁCTICA
Enunciado para las preguntas 15, 16, 17 y 18.
La figura muestra una fuente generadora de ondas y dos cuerdas, A y B, de distinta densidad y
unidas entre sí en el punto P, por las que se desplaza un tren de ondas. En la cuerda A la rapidez
de propagación de la onda es 1,5 m y la longitud de onda es 30 [cm].
s
A
B
P
Fuente generadora
de ondas
vA
vB
15. ¿Cuál es la frecuencia con la que oscila un punto cualquiera de la cuerda A?
A)
B)
C)
1,5 [Hz]
2,5 [Hz]
3,0 [Hz]
D)
E)
4,0 [Hz]
5,0 [Hz]
16. ¿Cuánto tarda la fuente generadora de ondas en generar una oscilación completa en la cuerda
A?
A)
B)
C)
0,1 [s]
0,2 [s]
0,3 [s]
D)
E)
0,4 [s]
0,5 [s]
17. Si la longitud de onda en la cuerda B es 10 [cm], la rapidez de propagación de la onda en esta
cuerda es
m
A)2,0 s m
B)1,5 s m
C)1,0 s
m
D)0,5 s
E)0,1 m
s
18. Si la fuente generadora de ondas aumenta su frecuencia, es correcto afirmar que
I)
II)
III)
la frecuencia en la cuerda B aumenta.
la velocidad de propagación en la cuerda A aumenta.
la longitud de onda en la cuerda B disminuye.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y III
I, II y III
19. El fenómeno ondulatorio que produce que la caja de un instrumento como una guitarra acústica
vibre con las ondas sonoras producidas al pulsar una cuerda, aumentando la intensidad de su
sonido, se llama
A)interferencia.
B)absorción.
C) efecto Doppler.
D)eco.
E)resonancia.
Cpech
5
Ciencias Básicas Física
20. Un cuerpo se ve rojo porque
I) absorbe todos los colores menos el rojo.
II) refracta solo el rojo.
III) refleja solo el rojo.
Es (son) correcta(s)
A) B) C)
D)
E) solo I.
solo II.
solo III.
solo I y II.
solo I y III.
21. Un rayo de luz atraviesa un frasco de vidrio delgado de caras paralelas, lleno con aceite (n = 1,45).
Si el rayo penetra en el frasco con un ángulo de incidencia de 30º, el ángulo que forma el rayo con
la superficie del frasco al salir es
A)20º
B)30º
C)60º
D)80º
E)90º
22. Un haz de luz irradiado por el Sol viaja por el vacío, atraviesa la atmósfera de la Tierra (aire) e
incide con un ángulo de 45° sobre un recipiente de vidrio lleno de agua. Respecto a lo anterior, se
afirma que
( Considere nvidrio = 1,6 ; nagua = 1,33 ; naire = 1 ; nvacío = 1)
I)
II)
III)
en el vacío la luz viaja con una rapidez de 30.000 km .
s
la velocidad de la luz en el agua es mayor que en el aire, por tener aquella un mayor índice
de refracción.
al pasar el haz de luz desde el vidrio al agua, el rayo refractado se aleja de la normal.
Es (son) correcta(s)
A) B) C) D) E) 6
Cpech
solo I.
solo II.
solo III.
solo I y III.
I, II y III.
GUÍA PRÁCTICA
23. Un niño que se sitúa entre dos parlantes que emiten música (bajo condiciones bien específicas)
se da cuenta de que existe una zona en particular en la cual se produce “silencio”. Este efecto se
debe al fenómeno de
A) difracción del sonido.
B) reflexión del sonido.
C)resonancia.
D)
E)
interferencia del sonido.
reverberación.
24. Un haz de luz se propaga por el Benceno con una rapidez aproximada de 200.000 km . ¿Cuál es
s
el índice de refracción del Benceno?
A) 0,6
B) 1,0
C) 1,5
D) 1,6
E) 2,5
25. En un balneario, al costado del mar se ubica una torre T con una sirena en lo alto, que emite
señales sonoras en caso de peligro. La figura adjunta muestra posibles trayectorias que sigue el
sonido cuando la sirena comienza a emitir una alerta, para llegar a una persona P que practica
buceo en la bahía.
T
Aire
A
B
C
D
E
Agua
P
De las trayectorias mostradas, ¿cuál es físicamente correcta para que el sonido viaje hasta la
persona P?
A)
B)
C)
D)
E)
La que pasa por el punto A.
La que pasa por el punto B.
La que pasa por el punto C.
La que pasa por el punto D.
La que pasa por el punto E.
Cpech
7
Ciencias Básicas Física
Tabla de corrección
Ítem
8
Cpech
Alternativa
Habilidad
1
Comprensión
2
Comprensión
3
Comprensión
4
Reconocimiento
5
Comprensión
6
Comprensión
7
Aplicación
8
Comprensión
9
Aplicación
10
Comprensión
11
Reconocimiento
12
Reconocimiento
13
Comprensión
14
Aplicación
15
Aplicación
16
Aplicación
17
Aplicación
18
ASE
19
Reconocimiento
20
Comprensión
21
Comprensión
22
ASE
23
Comprensión
24
Aplicación
25
ASE
GUÍA PRÁCTICA
Resumen de contenidos
Fenómenos ondulatorios
Una onda
puede
experimentar
Reflexión
Rebote de una onda
en la superficie de un
medio. Al reflejarse, las
ondas siguen la “ley de
la reflexión”.
Refracción
Cambio en la dirección
de propagación de una
onda, cuando pasa
desde un medio a
otro diferente, con un
ángulo de incidencia
distinto de 0º.
Difracción
Transmisión
Interferencia
Capacidad de las
ondas de rodear
objetos.
Capacidad de
las ondas de
propagarse
por un medio,
pudiendo pasar
a otro distinto. Al
transmitirse entre
dos medios, las
ondas modifican
su velocidad y su
longitud de onda.
Medio 1
V1
Onda incidente
Medio 2
λ2
λ1
Onda transmitida
Efecto que produce la
superposición de dos
o más ondas. Puede
ser constructiva o
destructiva.
Onda
incidente
Absorción
V2
Capacidad de algunos
materiales de atrapar
(absorber) ondas.
Material
Onda
Onda
absorbida transmitida
Onda
reflejada
Cpech
9
Ciencias Básicas Física
Leyes de la reflexión
En la reflexión, siempre se cumple que “la onda incidente, la onda reflejada y la normal están en un
mismo plano” (primera ley de la reflexión) y que “el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión”
(segunda ley de la reflexión).
Normal
Onda incidente
Onda reflejada
ai
aR
ai = aR
Reflexión del sonido
Reflexión de la luz
Eco: reflexión nítida de una onda sonora. Se
produce cuando el sonido emitido rebota sobre
una superficie ubicada a una distancia mínima
de 17 [m] del emisor.
Especular: se produce cuando la luz se refleja
sobre una superficie lisa.
17 m
Reverberación: es la prolongación del sonido
después de extinguida la fuente sonora, debido
a sucesivas reflexiones,.
10
Cpech
Reflexión especular o regular
Difusa: se produce cuando la luz se refleja
sobre una superficie rugosa.
Reflexión difusa
GUÍA PRÁCTICA
Índice de refracción
El índice de refracción “n”, o refringencia de un medio, es un número que indica la resistencia que
presenta el medio a ser recorrido por la luz.
Corresponde al cociente entre la rapidez de la luz en el vacío y la rapidez de la luz en el medio en que
se propaga.
Es un número “adimensional”, es decir, no tiene unidades.
n=
c: rapidez de la luz en el vacío (300.000 km ).
s
c
vmedio
vmedio: rapidez de la luz en el medio.
Reflexión interna total de la luz
N
n1
n2
Medio 1
N
90º
i i
b
i>b
Medio 2
Refracción rasante
Reflexión interna total
Este fenómeno ocurre solo si la luz viaja desde un medio más denso a uno menos denso, es decir,
si n2 > n1.
Si el ángulo de incidencia toma el valor límite, se produce una refracción rasante.
Si el ángulo de incidencia es mayor que el valor límite, el rayo no se refracta sino que se refleja; la
superficie actúa como un espejo.
Resonancia
Es la vibración espontánea y/o el refuerzo en la amplitud de vibración que experimenta un cuerpo
cuando se ve afectado por otra vibración o sonido de su misma frecuencia. La resonancia produce un
“aumento en la intensidad” de los sonidos.
Cpech
11
Ciencias Básicas Física
Absorción del sonido
Absorción de la luz
Los sonidos más agudos (de mayor frecuencia)
son absorbidos con mayor facilidad que
aquellos más graves.
Al ser iluminados, los cuerpos absorben
algunas ondas y reflejan otras. Esto produce
que percibamos los colores.
En general, un material es mejor absorbente
de sonido mientras menos denso y más blando
sea, como alfombras, cortinas y espumas.
Si el cuerpo es capaz de reflejar todas las
ondas de luz, al ser iluminado con luz blanca
lo veremos blanco. Si las absorbe todas, lo
veremos negro, no importando el tipo de luz
con el cual lo iluminemos.
La capacidad de absorción de un material se
mide como una relación entre la cantidad de
energía que incide sobre el material y la que
este absorbe.
La absorción de luz produce un aumento de
temperatura en los cuerpos.
Registro de propiedad intelectual de Cpech.
Prohibida su reproducción total o parcial.
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Cpech