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Universidad de Guayaquil Facultad de Ciencias Químicas Bioquímica y Farmacia

Física II

Ejercicios de aplicación 3 de la Unidad 2 Docente: Q.F. Danilo Vicente Barros Salazar

Grupo B 2-1 Integrantes: AUQUILLA TOMALA MARCO JAVIER CENTENO SANCHEZ ANAHIS JANINA GALEAS REYES CESAR ANDRES GONZALEZ CASTRO WELLINGTON ALCIDES SANCHEZ GADVAY JEFERSON OMAR SOTAMBA ANALUIZA OSCAR WLADIMIR

Segundo Semestre

Ejercicios de aplicación 3 de la Unidad 2 Realice los siguiente ejercicios de aplicación del libro Alvarenga Máximo, capítulo 17 pg 757, del N° 7 al 12,.

7. a) Haga un diagrama que muestre la refracción de una onda de pulsos rectos al pasar en forma oblicua de un medio (1) a un medio (2), tal que V2< V1

b) Repita el diagrama suponiendo que V2 > V1.

c) Analizando la Figura 17-16 explique, con sus propias palabras, porque la onda cambia de dirección (se refracta) al pasar del medio (1) al medio (2). Lo que podemos observar es que la onda cambia de dirección porque el índice de refracción (n2) del medio (2) es diferente al índice de refracción (n1) del medio (1). d) Una onda, al refractarse, ¿obedece las mismas leyes de la refracción de la luz? Una onda se refracta obedeciendo las mismas leyes observadas en la refracción de la luz, nos lleva a mencionar que la luz se propaga por el movimiento ondulatorio, es decir, por ondas.

8. a) Haga un dibujo que muestre la difracción de una onda alrededor de un obstáculo y al pasar a través del orificio.

b) ¿Cuáles son los factores que hacen que la difracción de una onda a través de un orificio sea más o menos acentuada? Si mantenemos la misma amplitud del orificio y producimos una ondulación de menor longitud de onda (mayor frecuencia), hallaremos que, al pasar por dicho orificio, la difracción de onda será menos acentuada. Otro factor que influye es el tamaño del orificio. Es posible acentuar la difracción de onda a través de un orificio, si aumentamos su longitud de onda o disminuimos el tamaño de dicho orificio. c) Explique por qué el fenómeno de difracción nos lleva a concluir que la luz es un movimiento ondulatorio con una longitud de onda muy pequeña. Porque la difracción de una onda no se percibe cuando pasa por un orificio mucho mayor que su longitud de onda. Esto podría suceder con la luz al pasar por el ojo de una cerradura. Se menciona la hipótesis de que la luz es un movimiento ondulatorio porque se refleja y se refracta de manera semejante a la de una onda material.

9. a) En la fotografía de la Figura 17-27, indique dónde se localizan las líneas nodales, y en donde las regiones en que existen crestas y valles propagándose.

LINEAS NODALES

CRESTA

VALLE

b) Explique en qué condiciones sucederá en un punto una interferencia destructiva. ¿Y una interferencia constructiva? Se dará una interferencia constructiva cuando las ondas chocan o se superponen en fase, en este caso el valle y la cresta lleguen al mismo tiempo superponiéndose entre sí y generando una amplitud máxima. Se dará una interferencia destructiva cuando haya una oposición de fase en las ondas generando una amplitud mínima. c) Indique en qué región de la Figura 17-27, la interferencia fue destructiva y en cuales fue constructiva. En las regiones donde hay una oposición de fase, líneas nodales habrá una interferencia destructiva.

En las regiones donde se superponen las ondas, crestas y valles habrá una interferencia constructiva.

10. a) Describa someramente el experimento realizado por Young, con el cual consiguió obtener interferencia en la Luz. El experimento de Young consistia en que una lampara que emitia una luz que se difractaba al para por un orificio pequeño O y la onda luminosa difractada se propaga en dirección a los orificios F1 y F2, equidistantes de O. En estos orificios la luz se difracta nuevamente, y entonces esto equivale a tener dos fuentes luminosas en F1 y F2. Cualquier modificacion que se produzca en la onda proveniente de O se comunica simultaneamente a F1 y F2, y de este modo, estas dos fuentes permaneceran constanmente en fase. En estas condiciones, la superposicion de las ondas emitidas en F1 y en F2 dará lugar a una figura de interferencia. b) Explique por qué el experimento de Young tuvo gran repercusión a principios del siglo pasado. Este experimento causo una gran repercursión entre los cientificos a principios del siglo pasado debido a que con este experimento se logro establecer, de manera practicamente definitiva, que la luz es un fenómeno ondulatorio. c) La relación ∆𝒙 = 𝑳𝝀/𝒅 se represento en la sección 17.6 cuando analizamos el experimento de Young. Explique el significado de cada simbolo que aparece en ella. λ: Longitud de la onda. d: Separación entre las fuentes. L: Distancia entre las fuentes y la pantalla. d) Explique como llego Young a la conclusión de que cada color le corresponde una λ diferente. Young llegó a esta conclusión debido a que cada color le corespondia un valor distinto de ∆𝑥 . e) ¿Por qué es mas adecuado caracterizar el color de un haz luminoso monocrómatico por su frecuencia y no por su longitud de onda? Es más adecuado debido a que el haz de luz monocromático no se altera cuando pasa de un medio transparente a otro.

11. a) ¿El sonido es una onda transversal o longitudinal? El sonido es una onda Longitudinal.

b) ¿Una onda sonora se propaga en el vacío? No, es necesario que exista un medio material para que la onda se pueda propagar. c) ¿Cuáles son, aproximadamente, el menor y el mayor valor de las frecuencias que puede percibir el oído humano? ➢ Menor frecuencia: 20 Hz ➢ Mayor frecuencia: 20 000 Hz d) ¿Qué es un infrasonido? ¿Y un ultrasonido? Se denomina infrasonido a una onda material que se propaga en un medio material, con una frecuencia menor a 20 Hz. Un ultrasonido es aquella onda material que se propaga en un medio material, con una frecuencia mayor a los 20 000 Hz.

12. a) Explique mediante ejemplos que es la intensidad del sonido. ¿Qué magnitud de la onda sonora se relaciona con su intensidad? La intensidad del sonido percibido, o propiedad que hace que éste se capte como fuerte o como débil, está relacionada con la intensidad de la onda sonora correspondiente, también llamada intensidad acústica. La intensidad acústica es una magnitud que da idea de la cantidad de energía que está fluyendo por el medio como consecuencia de la propagación de la onda. La magnitud de la sensación sonora depende de la intensidad acústica, pero también depende de la sensibilidad del oído. El intervalo de intensidades acústicas que va desde el umbral de audibilidad, o valor mínimo perceptible, hasta el umbral del dolor Ejemplos ➢ Por ejemplo, el umbral de la audición está en 0 dB, la intensidad fisiológica de un susurro corresponde a unos 10 dB y el ruido de las olas en la costa a unos 40 dB. La escala de sensación sonora es logarítmica, lo que significa que un aumento de 10 dB corresponde a una intensidad 10 veces mayor. ➢ Por ejemplo, el ruido de las olas en la costa es 1.000 veces más intenso que un susurro, lo que equivale a un aumento de 30 dB. Debido a la extensión de este intervalo de audibilidad, para expresar intensidades sonoras se emplea una escala cuyas divisiones son potencias de diez y cuya unidad de medida es el decibelio (dB). La conversión entre intensidad y decibelios sigue esta ecuación:

Donde I0 =10-12 W/m2 y corresponde a un nivel de 0 decibelios por tanto. El umbral del dolor corresponde a una intensidad de 1 W/m2 o 120 dB.

Ello significa que una intensidad acústica de 10 decibelios corresponde a una energía diez veces mayor que una intensidad de cero decibelios; una intensidad de 20 dB representa una energía 100 veces mayor que la que corresponde a 0 decibelios y así sucesivamente. (FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO. TEMARIO CASTILLA-LA MANCHA, 2019) b) Explique, mediante ejemplos, que es un sonido grave y que es un sonido agudo. ¿Cuál es la magnitud de la onda sonora que determina si un sonido es grave o agudo? Cuanto más rápidas sean las vibraciones (alta frecuencia) el sonido será más agudo. Si las vibraciones son más lentas (baja frecuencia) el sonido es más grave.Es decir que un sonido es grave o agudo dependiendo de su frecuencia. La frecuencia de los sonidos se mide en Hertz (Hz) que es el número de vibraciones ➢ Agudos: Suelen considerarse sonidos agudos aquellos que superan los 5 kHz, que es equivalente a 5.000 Hz. ➢ Graves: Suelen considerarse sonidos graves aquellos que se encuentran por debajo de 250 Hz. Ejemplos de sonidos graves ➢ Trueno: Los truenos emiten sonidos tan bajos que algunos no pueden ser percibidos por el oído humano (por debajo de 20 Hz). Los sonidos audibles rara vez superan los 100 Hz. ➢ Voz de un varón adulto. Habitualmente, la voz masculina suele estar entre los 100 y 200 Hz. Sin embargo, puede haber excepciones. ➢ Voz de un bajo: Los cantantes varones que se clasifican como “bajos” son aquellos que pueden emitir notas entre 75 y 350 Hz.

El tono o altura es la cualidad que nos permite distinguir entre un sonido agudo o alto y otro grave o bajo. Para un sonido puro el tono viene determinado principalmente por la frecuencia, aunque también puede cambiar con la presión y la envolvente.

Ejemplos de sonidos agudos ➢ Sonido del violín: Es un instrumento de cuerda que logra algunos de los sonidos más altos de una orquesta (después del piano, que tiene una gran amplitud de sonidos). ➢ Voz de niños: Los niños suelen tener voces por encima de los 250 o 300 Hz. Aunque esto no superan los 5.000 Hz que suelen considerarse para los sonidos agudos, percibimos esas voces como agudas en comparación a las voces de los adultos. ➢ Voz de una soprano: Las cantantes mujeres que se clasifican como “sopranos” son quienes pueden emitir notas entre 250 Hz y 1.000 Hz. Es el tono más alto al que pueden llegar los cantantes. El tono es la cualidad del sonido mediante la cual el oído le asigna un lugar en la escala musical, permitiendo distinguir entre sonidos graves y agudos. La magnitud física que está asociada al tono es la frecuencia los graves corresponden a frecuencias bajas, mientras que los agudos corresponden a frecuencias más altas. El oído humano es sensible únicamente a aquellas ondas cuya frecuencia está comprendida entre los 20Hz y los 20000Hz. (Enciclopedia de Ejemplos , 2019) c) Explique mediante ejemplos, que es el timbre de un sonido ¿Cuál es la característica de la onda sonora que determina su timbre? El timbre es la cualidad del sonido que permite distinguir sonidos procedentes de diferentes instrumentos, aun cuando posean igual tono e intensidad. Debido a esta misma cualidad es posible reconocer a una persona por su voz, que resulta característica de cada individuo. Pocas veces las ondas sonoras corresponden a sonidos puros, sólo los diapasones generan este tipo de sonidos, que son debidos a una sola frecuencia y representados por una onda armónica. Los instrumentos musicales, por el contrario, dan lugar a un sonido más rico que resulta de vibraciones complejas. Cada vibración compleja puede considerarse compuesta por una serie de vibraciones armónico simples de una frecuencia y de una amplitud determinadas, cada una de las cuales, si se considerara separadamente, daría lugar a un sonido puro. Esta mezcla de tonos parciales es característica de cada instrumento y define su timbre. Ejemplos: ➢ Así por ejemplo cuando un violín y un piano emiten la nota LA con una frecuencia de 435 Hz, en realidad están emitiendo esa nota y toda una serie de notas con frecuencias 2x435 Hz, 3x435 Hz... sin embargo esa serie es diferente para el piano que para el violín y el oído capta la diferencia perfectamente. El análisis de Fourier es diferente para cada instrumento. El teorema de Fourier nos permite no sólo analizar curvas periódicas sino también curvas no periódicas, en este caso la curva se extiende desde -infinito a +infinito y podemos suponer que este intervalo cubre un periodo.

➢ Así en el caso de un ruido (por ejemplo de un ascensor) es posible distinguirlo de otro (por ejemplo por el ruido del motor de un coche), tienen distinto timbre. (FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO. TEMARIO CASTILLA-LA MANCHA, 2019) Bibliografía Enciclopedia de Ejemplos . (2019). SONIDOS GRAVES Y AGUDOS . Obtenido de https://www.ejemplos.co/ejemplos-de-sonidos-graves-y-sonidos-agudos/ FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO. TEMARIO CASTILLA-LA MANCHA. (2019). Obtenido de EL SONIDO Y LAS ONDAS: http://www.sociedadelainformacion.com/departfqtobarra/ondas/SONIDO/SONI DO.HTM...