guia de sonido

Colegio San José Norte
Grado: 1101. J.T
Solucione en hojas de examen
Entregar el día 16 de mayo.
Contenido
1.- Vibraciones y Sonido
2.- Ondas y Sonido.
3. Efecto Doppler.
4. Aplicaciones.
Instrucciones y comentarios: Lea atentamente las preguntas y conteste con la mayor precisión,
cuidando la redacción y ortografía. Utilice un texto de física, su cuaderno, biblioteca o
Internet para indagar la información (también puede buscar en otras fuentes). Todos los
problemas que requieren de cálculo deben resolverse con DESARROLLO, ordenando los
datos y cuidando de las unidades, junto con estos ejercicios deben solucionarse los de la
fotocopia entregada el día 16 de junio. Esta guía será evaluada oral y escrita.
Introducción:
Para el mundo animal es cotidiano y de gran importancia percibir el medio que le rodea. Una
forma fundamental de esa percepción es mediante el sentido de la audición el cual permite
alertar y principalmente comunicar. El fenómeno físico involucrado el este proceso es el
sonido. Es físico porque su naturaleza origen y comportamiento corresponde a ésta ciencia.
Se trata de un fenómeno de vibración de la materia, la cual, al vibrar emite el sonido, que se
va a propagar por el medio ambiente.
Todo se inicia a partir de un evento en el cual a determinada materia se le provoca una
perturbación que involucra un cambio de energía y que provocará una vibración de ésta. Si
tienes una guitarra, pulsa las diferentes cuerdas y observa que ocurre cuando tensas o
aflojas una de ellas: ¿cuál es la fuente de vibración en cada actividad? Quién entrega la
energía? ¿Cuál es el medio de propagación? Si en todos los casos se entregó energía ¿Qué es
lo que realmente se propaga?
Inicio de la guía:
1.-Qué es sonido? Señale sus características.
2.- ¿Qué es una onda? Describa sus componentes y cómo se clasifican éstas.
3.-¿Qué es el tono de un sonido?¿De qué depende?
4.- ¿Qué es la intensidad, un sonido? ¿Cómo se mide? ¿Dónde tiene mayor velocidad de
propagación el sonido? ¿y menor velocidad?.
5.- ¿Qué significa que un avión vuele a MACH 2?
6.- ¿Qué diferencia hay entre sonido y música?
7. ¿Qué se entiende por resonancia de ondas?
8.- ¿A qué se le denomina frecuencia natural de vibración?
9.- ¿Por qué una misma nota suena tan distinta para dos instrumentos diferentes?
10.- ¿qué es superposición de ondas? Explique
11.-Explique qué es y cómo se forma una onda estacionaria.
12¿Qué es el modo de vibración?
13.- ¿Qué relación existe entre modo fundamental de vibración y frecuencia fundamental?
14.- ¿Qué son los llamados armónicos?
15.- ¿Por qué se produce el timbre de un sonido?
16.-De ejemplos de aplicaciones del sonido que benefician a la humanidad.
17.-¿Qué ocurre con la frecuencia de un sonido cuando este se hace más agudo?
18. Esta pregunta se soluciona en el cuaderno:
De cada grupo de instrumentos musicales explique brevemente como se produce el sonido, y
escriba por lo menos tres instrumentos en cada clasificación.
18.1 Instrumentos de cuerda: A. Instrumentos de cuerdas separadas y sueltas. B. Instrumentos
de cuerdas golpeadas. C. Instrumentos de cuerdas frotadas.
18.2 Instrumentos de viento: A. Instrumentos de boquilla de flauta. B. Instrumentos de lengüeta
móvil. C. Instrumentos de boquilla de trompeta.
18.3 Instrumentos de percusión: A. Instrumentos de membrana tensionada. B. Instrumentos de
placas vibrantes.
18.4 Instrumentos de láminas vibrantes.
19.- Indique la Ubicación y describa la función de: a) Cilios de la membrana
Basilar b. cadena de huesecillos c. corteza auditiva
d. Indique tres causas que pueden provocar sordera.
20.- Mencione tres especies animales que pueden escuchar ultrasonidos,
Señalando el rango de éstos, y halle la longitud de onda.
21.- Construye un mapa conceptual general de los contenidos de Ondas y Sonido y otro que
ordene los conceptos a partir de los instrumentos musicales.
22.- Explique el fenómeno de resonancia y señale cuantos tipos de ella hay.
II.- PROBLEMAS. Resuelva con desarrollo.
1. Calcule la longitud de onda de una radioemisora que transmite en 90 MHZ (c= 300.000 Km/s.)
2. ¿Cuál es la velocidad de propagación de una onda que tiene una longitud de 0,5 m. y un
periodo de 0,125 s.?
3. Una cuerda de 120 cm de longitud está vibrando de modo que la onda Estacionaria formada
tiene 4 nodos y una frecuencia de 320 Hz. Calcule:
a) El modo de vibración
b) La longitud de onda para ese modo descrito
c. la frecuencia fundamental
d.la separación entre un nodo y un antinodo consecutivos
60 cm
3 cm
4. Dado el perfil de onda de la figura calcule:
a. La longitud de onda,
b. la amplitud de onda.
c. si para recorrer los 60m demora 3 s determine: a. el período, b. la frecuencia, c. la velocidad.
5. Si una onda en el agua vibra de arriba abajo dos veces cada segundo y la distancia entre dos
crestas sucesivas es de 1,5 m,¿ cuál es su frecuencia, su longitud de onda y su rapidez?
6. Juan está al frente de un precipicio, si al gritar escucha el eco de su voz después de 4
segundos, ¿Qué distancia hay entre Juan y el precipicio? Velocidad del sonido = 340 m / s
7. Los soldados combaten desde trincheras opuestas que están separadas por una distancia de
680 m. Si las balas disparadas tienen una velocidad de 510 m / s ¿Cuánto demoran en
alcanzar la trinchera enemiga? ¿Cuánto demora un soldado en escuchar el disparo
efectuado? ( V sonido = 340 m / s )
La velocidad de desplazamiento de una onda en una cuerda depende de las características de
esta. La velocidad se relaciona con: la tensión de la cuerda medida en Newton y la masa por
unidad de longitud expresada en kg/m la expresión que las relaciona es:
V = (T/µ)1/2
8. Cuál es la velocidad de propagación de una onda en la cuerda más larga de un piano
sabiendo que está sometida a una tensión de 1098 N y su densidad lineales 0.065kg/m
9. Cuál es la longitud de onda correspondiente a una frecuencia de 20 Hz en la cuerda anterior.
10. La tensión de una cuerda es cuatro veces mayor que la de otra cuerda igual. ¿Cuál es la
relación de velocidades entre ambas cuerdas?
11. Sobre una cuerda de densidad lineal 0.08kg/m se propaga una onda de 1,2 cm, con
frecuencia 10 Hz. Hallar la tensión que soporta la cuerda.
12. Dos cuerdas de densidad lineal 1 = 0.06kg/m y densidad lineal 2 = 0.1kg/m están unidas por
un extremo, se comienza a agitar la cuerda 1 con una frecuencia de 12 Hz ¿cuáles son los
valores de la velocidad de las ondas generadas en cada cuerda si se encuentran sometidas a
una tensión de 1000 N?
13. Representar en una grafica la velocidad de propagación en función de la tensión para una
cuerda de densidad lineal de 0.05kg/m. (sugerencia tomar valores de T entre 10 y 1000 N)
14. Un teléfono de juguete consiste en dos latas vacías conectadas mediante un alambre o hilo
delgado. Las estudiantes que usan este teléfono tiran de los extremos para que el alambre
esté tenso y provocan vibraciones hablando por las latas. Si el alambre que usan tiene una
longitud de 10 metros y pesa 0,01 N ¿con qué tensión deben tirar del alambre para que la
velocidad de transmisión del sonido sea igual en el alambre que en el aire (340 m/s)?
15. La cuerda La de un violín está desafinada y resuena con una frecuencia fundamental de 430
Hz cuando está bajo una tensión de 400 N. ¿Cómo se debe ajustar la tensión para lograr la
frecuencia correcta de 440 Hz?
16. Dos estudiantes quieren construir un teléfono de latas y tiene dos tipos de alambre: el
alambre A soporta una tensión máxima de 16 N, tiene 15 metros de largo y su peso es 0,015
N, el alambre B es de 10,5 metros, pesa 0,017 N y soporta 23 N de tensión máxima. ¿Cuál de
los alambres les conviene utilizar para lograr una mayor rapidez en la comunicación?
Justificar la respuesta.
17. Dos automóviles viajan a 100 Km/h (cada uno en sentido contrario). Desde uno de los
automóviles se emite un sonido de silbato cuya frecuencia es de 440 Hz (nota LA de la escala
musical).
a. ¿Qué frecuencia es detectada desde el otro automóvil mientras ambos están acercándose
entre sí?
b. ¿Qué frecuencia es detectada desde el otro automóvil cuando están alejándose entre sí?
18. Un tren se acerca a una estación. Desde el tren se emite un sonido de 880 Hz (nota LA de la
escala musical, una octava más alta que la del problema 17).
a. ¿A qué velocidad deberá viajar el tren para que desde la estación el sonido se escuche
desafinado en un semitono más agudo? (esto es con la frecuencia de un LA sostenido (LA#)
que es de 932 Hz).
b. ¿A qué velocidad deberá viajar el tren para que desde la estación el sonido se escuche dos
semitonos más agudo? (esto es con la frecuencia de la nota SI que es de 988 Hz)
19. Un tren se acerca a una estación. Desde la estación se emite un sonido de 880 Hz (nota LA
de la escala musical, una octava más alta que la del problema 17).
a. ¿A qué velocidad deberá viajar el tren para que desde él se perciba el sonido de la estación
un semitono más agudo? (esto es con la frecuencia de un LA sostenido (LA#) que es de 932
Hz)
b. ¿A qué velocidad deberá viajar el tren para que desde él se perciba el sonido dos semitonos
más agudo? (esto es con la frecuencia de la nota SI que es de 988 Hz)
20. Un avión que viaja a 300 m/s acercándose a una pista de aterrizaje emite un sonido de
10KHz. ¿Qué frecuencia es captada desde la pista?
21. Un avión viaja a 300 m/s acercándose a una pista de aterrizaje. Desde la pista se emite un
sonido de 10KHz. ¿Qué frecuencia se detectaría desde el avión?
22. Un avión que viaja a 300 m/s acercándose a una pista de aterrizaje emite una onda de radio
de 10KHz. La velocidad de las ondas de radio es 3x108 m/s (velocidad de la luz) ¿Qué
frecuencia es captada desde la pista?
23. Una onda sonora se propaga con una frecuencia de 262 Hz y posee una longitud de onda de
1,2 m ¿Cuál es la velocidad de propagación?
24. Una onda sonora generada por una sirena distante 515m se escucha 1,5 s más tarde:
a) ¿Cuál es su velocidad de propagación?
b) Si la frecuencia es de 436 Hz ¿cuál es su periodo?
c) ¿Cuál es su longitud de onda?
25. ¿Cuál es la longitud de una onda electromagnética cuya frecuencia es 99.5 MHz
(megahertz)?
26. Para una frecuencia de 2×102 Hz, una onda sonora posee una longitud de 170 cm:
a) ¿Cuál debe ser la frecuencia para que, en el mismo medio, la longitud de onda se reduzca a la
tercera parte?
b) El medio de propagación ¿puede ser en el aire?
27. Si el sonido viaja a 340m/s y la distancia Tierra - Luna es 3,8.108 m ¿cuánto tiempo emplea
el ruido de una explosión lunar en llegar a la Tierra?
28. ¿Qué tipo de ondas se propagan en:
a) Sólidos
b) Fluidos
c) Un resorte tenso
29. En el estudio de una onda transversal, una persona observa que pasan por un punto 12
crestas en 4 s si la distancia entre crestas es de 0.8 metros ¿Cuál es la velocidad de
propagación? B. ¿Cuál es la frecuencia y el periodo de la onda en el ejercicio anterior?
30. Se mide un pulso a lo largo de una cuerda delgada unida a otra más gruesa que a su vez está
sujeta a la pared. Describir y dibuje lo que sucede con la onda cuando:
a. alcanza un punto de unión entre las cuerdas
b. alcanza el punto de unión con la pared.
31. Por medio de gráficos explique los fenómenos ondulatorios que ocurren con las ondas
sonoras.