5.E: Oscilaciones y Ondas (Ejercicio)
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6.1: Periodo y Frecuencia en Oscilaciones
1. Si una oscilación ocurre más rápidamente, ¿cómo cambia el período de oscilación? ¿Cómo cambia la frecuencia?
2. Dar ejemplos de fenómenos naturales que ocurren con frecuencia constante (o período) a lo largo de un período de tiempo.
6.2: Movimiento armónico simple: un movimiento periódico especial
3. ¿Qué condiciones deben cumplirse para producir un movimiento armónico simple?
4. (a) Si la frecuencia no es constante para alguna oscilación, ¿puede la oscilación ser simple movimiento armónico?
(b) ¿Se puede pensar en algún ejemplo de movimiento armónico donde la frecuencia pueda depender de la amplitud?
5. Dé un ejemplo de un simple oscilador armónico, señalando específicamente cómo su frecuencia es independiente de la amplitud.
6. Explica por qué esperas que un objeto hecho de un material rígido vibre a una frecuencia más alta que un objeto similar hecho de un material esponjoso.
7. Al pasar un camión de carga con un tráiler en una autopista, se nota que su tráiler rebota hacia arriba y hacia abajo lentamente. ¿Es más probable que el tráiler esté muy cargado o casi vacío? Explica tu respuesta.
8. Algunas personas modifican los autos para que estén mucho más cerca del suelo que cuando se fabrican. ¿Deberían instalar muelles más rígidos? Explica tu respuesta.
6.3: Oscilaciones forzadas y resonancia
9. Dar ejemplos adicionales de fenómeno de resonancia de la vida cotidiana.
10. ¿Qué “amortiga” la resonancia de una oscilación forzada? ¿Cuáles son las dinámicas del “amortiguamiento” y qué cantidad física implica?
6.4: Olas
11. Dar un ejemplo de una onda transversal y otra de onda longitudinal, teniendo cuidado de anotar las direcciones relativas de la perturbación y propagación de onda en cada una.
12. ¿Cuál es la diferencia entre la velocidad de propagación y la frecuencia de una onda? ¿Uno o ambos afectan a la longitud de onda? Si es así, ¿cómo?
13. Dada una onda de frecuencia ff viajando con velocidad de onda\(v_{\text {w }}\), ¿qué pasa con la velocidad de onda si la frecuencia se duplica? ¿Qué pasa con la longitud de onda?
6.5: Interferencia de onda: ondas estacionarias y latidos
14. ¿Cómo ocurre la interferencia destructiva? ¿Qué ve en una interferencia destructiva?
15. Explique cómo funcionan los auriculares con cancelación de ruido en términos de fenómenos de interferencia de ondas.
16. Explicar cómo se forman los nodos y los antinodos en las ondas estacionarias.
17. En el fenómeno beat, la sonoridad del sonido combinada a partir de dos ondas sonoras “se tambalea” (aumenta y disminuye con el tiempo). Explique cómo la sonoridad del sonido combinado se vuelve más fuerte y luego más silenciosa, aunque las ondas sonoras individuales permanecen en la misma sonoridad o amplitud.
6.7: Velocidad del sonido, frecuencia y longitud de onda
18. ¿En qué se diferencian las vibraciones sonoras de los átomos del movimiento térmico?
19. Cuando el sonido pasa de un medio a otro donde su velocidad de propagación es diferente, ¿cambia su frecuencia o longitud de onda? Explica brevemente tu respuesta.
20. Para un altavoz de alta fidelidad que contiene un woofer y un tweeter (ver Figura por\(\PageIndex{1}\) ejemplo), ¿por qué el woofer es más grande que el tweeter?
6.8: Efecto Doppler y Plumas sónicas
21. Explicar el cambio Doppler. ¿Cómo aumenta o disminuye la frecuencia medida?
22. Debido a consideraciones de eficiencia relacionadas con su estela de proa, el avión de transporte supersónico debe mantener una velocidad de crucero que sea una relación constante con la velocidad del sonido (un número Mach constante). Si la aeronave vuela de aire caliente a aire más frío, ¿debería aumentar o disminuir su velocidad? Explica tu respuesta.
23. Cuando escuchas un boom sónico, muchas veces no puedes ver el avión que lo hizo. ¿Por qué es eso?