Fisica.

I. Problemas

2.1 Encuentre la velocidad del sonido en una barra de Aluminio.

Rpta. 5100 m/s

2.2 Encuentre la velocidad del sonido en el agua.

Rpta. 1500 m/s

2.3 A una barra de cobre se le da un fuerte golpe compresional en un extremo. El sonido del golpe que viaja por el aire a 0oC alcanza el extremo opuesto de la barra 6.4 ms después que el sonido trasmitido a través de la barra. ¿Cuál es la longitud de la barra?.

2.4 La velocidad (en m/s) del sonido en el aire puede ser expresada en función de la temperatura de acuerdo a la siguiente formula v= 331.5 +0.607T, donde T esta en Celsius. En el aire seco la temperatura disminuye aproximadamente 1oC por cada 150 m de altitud. Suponiendo que este cambio es constante hasta una altura de 9000m. (a) ¿ Que tiempo le tomara al sonido de un avión que vuela a 9000m llegar al suelo en un día que la temperatura es de 30 oC (b) Si la temperatura es 30 oC constante con la altura que tiempo tomaría el sonido.

Rptas: (a) 27.2 s (b) 25.7 s

2.5 Escriba una expresión que describa la variación de presión como una función de la posición y del tiempo para una onda sonora armónica en el aire si y P=0.2 N/m2.

Rptas: 0.2sen(62.8x-2.16x104t) [Pa]

2.6 El sonido más débil que puede detectar el oído humano a una frecuencia de 1000 Hz corresponde a una intensidad de 10-12 W/m2 (umbral auditivo) y el sonido mas fuerte que puede soportar es de 1 W/m2 (umbral del dolor). Determine las amplitudes de presión y los desplazamientos asociados a estos limites.

Rptas: Pmin=2.87x10-5Pa, ymin=1.11x10-11m, Pmax=28Pa, ymax=0.01mm

2.7 Calcule el nivel de intensidad en dB de una onda sonora que tiene intensidad de 4μW/m2

Rpta: 66dB.

2.8 El nivel de sonido medido a 2 m de una fuente es de 90 dB (a) Cual es el nivel del sonido a 4 m de la fuente?. (b) A que distancia el sonido sera de 45 dB.

Rptas: (a) 84 dB, (b) 356m.

2.9 Una fuente emite ondas sonoras con una potencia de salida de 80 W. Suponga que la fuente es una fuente puntual. (a) Encuentre la intensidad a una distancia de 3 m de la fuente, (b) Encuentre la distancia a la cual el sonido se reduce a un nivel de 40 dB.

Rptas: (a) I=0.707 W/m2, (b) d=25.2 km

2.10 El nivel de sonido a distancia de 3 m de la fuente es de 120 dB. ¿A que distancia sera el nivel del sonido (a) 100dB y (b) 10 dB.

Rptas: (a) 30 m, (b) 949 km.

2.11 Un tren que se mueve con una rapidez de 40 m/s suena su silbato, el cual tiene una frecuencia de 500 Hz. Determine la frecuencia escuchada por un observador en reposo a medida que el tren se aproxima y se aleja del observador.

Rptas: 566 Hz y 448 Hz.

2.12 Una ambulancia viaja por una supercarretera con una velocidad de 33.5 m/s. Su sirena emite un sonido con una frecuencia de 400 Hz. ¿ Cuál es la frecuencia escuchada por un pasajero en un automóvil que viaja a 24.6 m/s en dirección opuesta cuando el automóvil se acerca a la ambulancia y cuando se aleja de ella?.

Rpta: 475 Hz. Y 338 Hz.

2.13 Suponga que el pasajero en el automóvil del problema anterior se estaciona a un lado de la supercarretera mientras la ambulancia viaja por ella a 33.5 m/s. ¿Que frecuencia escuchara el pasajero del automóvil a medida que la ambulancia (a) se acerca al automovil estacionado (b) se aleja del automóvil.

Rptas: (a) 443 Hz. (b) 354 Hz.

2.14 Estando en el cruce de una avenida, se escucha una frecuencia de 500 Hz que proviene de la sirena de un patrullero que se acerca. Después que pasa el patrullero la frecuencia de la sirena es de 480 Hz. Determine la velocidad del patrullero.

Rpta: 26.4 m/s

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