Universidad Industrial de Santander CALIFICACION:____________________

Facultad de Ciencias. Escuela de Física

Física III_ Luís Francisco García Russi_ Ph.D.

1. El área de un tímpano común es alrededor 25105 m . La potencia del sonido que incide en

un tímpano correspondiente a la mínima intensidad

es:

a. W5105

b. W5105

c. W16105

d. W16105

e. Ninguna de las anteriores.

Solución:

25212 105/10 mmWIAP

WP 17105

2. Un avión supersónico vuela a 5,1 Mach a una

altura de 3000 m Si en el instante 0t pasa por

encima de un observador, el semiángulo que forma

la onda de choque cuando esta es percibida por el

observador es:

a. 07,33

b. 090

c. 045

d. 088,5

e. Ninguna de las anteriores.

Solución:

01 7,3366,0tan

66,05,1

11tan

mN

3. Dos ondas en una cuerda tienen las funciones de

onda dadas por:

txy 405,0cos1,0

txy 405,0cos1,0

Donde ,, 21 yy y x están en metros y t en

Segundos

Las posiciones de los nodos de la onda resultante de

su superposición son:

a. mx 5,0

b. mx 4,0

c. mx 40

d. mx 8,0

e. Ninguna de las anteriores.

Solución:

Teniendo en cuenta la identidad trigonométrica:

2

1cos

2

1cos2coscos

Se sigue que:

txtxy 40cos5,0cos1,02,

Los nodos se presentan cuando:

0, txy , es decir cuando 05,0cos x , o sea:

,3.,2,1;2/125,0 nnx

Despejando x:

,5,3,;12 xnx

4. Un cilindro de m1 de longitud tiene el extremo

superior abierto. Si encima de este se coloca un

diapasón que genera una frecuencia de Hz340 ,

cuando este se llena de agua y después se va

desocupando a través de un orificio hecho en la base

inferior, en la columna de aire que se forma dentro

del tubo se presenta resonancia a las distancias:.

a. mmmmmx 5,0;4,0;3,0;2,0;1,0

b. .1;75,0;5,0;25,0 mmmmx

c. .1;5,0 mmx

d. .75,0,25,0 mmx

e. Ninguna de las anteriores.

Solución:

smHz

sm

f

vfv /1

340

/340

La resonancia se presenta cuando las ondas sonoras

generadas por el del diapasón se refuerzan con las

ondas reflejadas en el tubo por los nodos resonantes,

lo cual se consigue cuando:

,3,2,1.;4/12 nmnx

mmx 75,0,25,04/3,4/

5. Un estudiante sostiene un diapasón oscilando a

Hz256 El camina hacia una pared a una rapidez

constante de sm /33,1 La frecuencia de batimiento

que observa entre el diapasón y su ecos es:

a. Hz1

b. Hzf 5,256

MODELO DEL SEGUNDO EXAMEN PARCIAL DE FISICA III

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c. Hzf 256

d. Hzf 257

e. Ninguna de las anteriores.

Solución:

La frecuencia que percibe del eco es:

svv

vff

Hzsmsm

smHzf 255

/33,1/340

/340256

HzHzHzfb 1255256

5. Dos ondas están descritas por las funciones de onda:

txy 102cos51

txy 102cos52

La onda resultante de su superposición es:

a. txy 405,0cos1,0

b. txy 405,0cos10

c. txseny 402,025

d.

4405,025

txseny

e. Ninguna de las anteriores

Solución:

La onda resultante esta dada por:

txy 102cos101

6. De las siguientes afirmaciones señale cuál es falsa:

a. Cuando una onda o pulso viaja de un medio A a

un medio B y Av mayor Bv (esto es, cuando B

es más denso que A), se invierte al reflejarse.

b. Cuando una onda o pulso se desplaza de un

medio A a un medio B y Av menor que Bv (esto

es, cuando A es más denso que B), se invierte al

reflejarse.

c. Cuando el medio A es igual de denso al medio B

no se produce pulso u onda reflejado.

d. Alguna de las anteriores es falsa.

e. La tensión es la misma en los dos medios

.

Solución:

La b es falsa. Por tanto la solución es d.

7. La expresión funcional de una onda transversal en

una cuerda está dada por la siguiente expresión

y x t x t, sen

2 100

2

. Si x está en

metros y t en segundos, el desplazamiento para

st 1 es:

a) 2 m

b) 4 m

c) 1m

d) ½ m

e) Ninguna de las anteriores.

Solución:

2)1(1002,

sxsentxy

8. La rapidez del sonido en el aire en (m/s) depende de

la temperatura de acuerdo con la expresión

CTv 5,0300 , donde CT es la temperatura en

Celsius. En aire seco la temperatura disminuye

C010 por cada 3000 m de elevación en altitud. El

tiempo que tarda el sonido de un avión que vuela a

9000 m para llegar al suelo en un día cuando la

temperatura del suelo es C030 es:

a. 29,27 s

b. 2,92 s

c. 28 s

d. 2,8 s

e. Ninguna de las anteriores.

Solución:

A 900 m:

CCT 00 30103000

9000

Usando la regla de la cadena:

ds

dT

dT

dsv

dt

ds

ds

dT

dT

dv

dt

dv

vvdt

dv 31066,15,0300

1

305,0300

305,0300ln600600

00

f

i

v

v

t

v

dvdt

st 60

9. Una bomba explota a 30 m. de altura de un

observador situado debajo de ella. Si la intensidad

sonora media es 4 8 10 3 2, / W m , la intensidad

de la onda a una distancia de 10 m. es:

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a. 43.2 W/m2

b. 4.32 W/m2

c. 0.432 W/m2

d. 0.0432 W/m2

e. Ninguna de las anteriores

Solución:

223 4/108,4 rmWIAPA

PI

Para WPmr 28,5430

La intensidad de la bomba a 10 m de altura es:

2220432,0

104

28,54

4 m

W

m

W

r

P

A

PI

10. Una cuerda de masa total m y longitud L está

suspendida verticalmente. Un pulso transversal que

se desplaza a lo largo de la cuerda lo hace en un

tiempo dado por:

a. gLt 2

b. gLt .

c. gLt2

1 .

d. gLt 2

e. Ninguna de las anteriores.

(Sugerencia: Primero encuentre una expresión para

hallar la rapidez de la onda en cualquier punto a una

distancia x del extremo inferior al considerar la

tensión en la cuerda como resultante del peso del

segmento que está debajo de ese punto.)

.

Solución:

Tv

donde gxT

Entonces: gxgxv

Como: gx

dxdtT

dt

dxv

g

Lt

gx

dxdt

Lt

200

FÓRMULAS:

2

1cos

2

12 sensensen

2

1cos

2

1cos2coscos

2

1

2

12coscos sensen

txkAsentxy ,

Tv

vA22

2

1P

222

1

t

y

vx

y

22

22

2

1AE

s

o

vv

vvf

f

212

0

0

10;log10 mWII

I

24 r

P

A

PI

v

P

2

2

0I

tkxsenPp 0