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física del sonido y acústica

Actividad 5. Ejercicios numéricos Unidad Sonido y Acústica

Identificación del equio que lo realizó

Fecha realización (por favor escriba la fecha en que realizó la solución de esta actividad)

Fecha socialización: (por favor escriba la fecha en que realizó la socialización de esta actividad)

Tema: Sonido y Acústia 

Objetivo: adquirir destreza en el manejo matemático de las ecuaciones que permiten el estudio de ondas y sonido, cálculo del T, f y demás variables involucradas en la temática.

Dinámica de la actividad: realizar los ejercicios numéricos propuestos.

Ejercicios numéricos

Ondas estacionarias en una cuerda tensa

1_Considerese una cuerda tensa que vibra con los siguientes datos:

Longitud L= 2m

Masa m=0,3 g

Tensión F=20 N

Se desea conocer la velocidad de la onda

2_ Considérese una onda de agua que golpea un poste. Si una cresta determinada recorre 20 metros en 8 segundos a una frecuencia de 1,33 Hz se desea conocer la longitud de la onda

3_ Considérese un acuerda de acero para un piano con los siguientes datos:

Longitud L = 50 cm

Masa m = 5 g

Tensión F = 400 N

Se desea conocer el modo fundamental de oscilación y los dos sobre tonos siguientes.

4_ Considérese una cuerda de longitud L que vibra a una frecuencia fundamental de 200 Hz. Si la longitud de la cuerda se hace variar

a) disminuyéndolo a ¼

b) aumentándola 4 veces

Se desea conocer

La nueva frecuencia fundamental para cada caso

La velocidad de la onda para cada caso

5_ Considérese una cuerda que vibra con

Masa m = 1,2 Kg

Longitud L = 5,2 m

Fuerza de la tensión F = 120 N

Se desea conocer la velocidad de la onda.

6_ Considérese una cuerda horizontal oscilando, dados:

Frecuencia f = 2 Hz

Amplitud A = 50 mm

Longitud L = 2 m

Masa m = 0,3 Kg

Fuerza de la tensión F = 48 N

Se desea conocer la energía mecánica total/segundo

7_ Considérese una cuerda que vibra con

Masa m = 10 g

Fuerza de la tensión F = 64 N

Longitud de la cuerda L = 4 m

Se desea conocer:

a) la frecuencia del modo fundamental

b) la frecuencia del primer sobre tono

c) la frecuencia del segundo sobre tono

Ondas estacionarias en una columna :

 de aire

8_Considerese un tubo cerrado con longitud L=5 m, Velocidad del aire V=331.46 m/s. Se desea conocer la frecuencia fundamental (f1) y los dos primeros sobre tonos (f2, f3) del gas encerrado en el tubo.

9_Consíderse un tubo con un extremo cerrado y un extremo abierto tal que la frecuencia fundamental f=392.00 Hz, velocidad del aire V= V=331.46 m/s. Se desea conocer la longitud del tubo.

10_Condiserese una ambulancia en movimiento y un observador en reposo. La ambulancia se mueve con una velocidad V=45 Km/H y la sirena emite un sonido a una frecuencia f = 298 Hz. Se desea conocer la frecuencia del sonido que escucha el observador cuando la ambulancia se acerca se acerca al observador

de agua 

11_Considerese un estanque de agua destilada y una pared rígida. Un observador emite un sonido. Se desea conocer la distancia del observador en el tanque de agua hasta la pared rígida para escuchar su eco si la frecuencia f es de 4.45 Hz.

12_Considerese un barco cuyo eco es registrado por el sonar en un tiempo t = 0.93 segundos después de haber emitido la onda sonora. Se desea conocer la profundidad del mar en ese lugar. (L = Vs/f; f=1T)

13_se desea conocer las intensidades de los sonidos de: 1db, 4db, 7db, 10 db, 1,5db, 5bels, 7bels, 9,5 bels, 11 bels ( ß= log (I1/I2) en dB (decibels))

14_Se desea conocer los niveles de intensidades de sonidos de intensidades de: P=1*10↑-14 ωatt/cm²; P=1*10↑-13 ωatt/cm²; P=1*10↑-12 ωatt/cm²; P=1*10↑-10 ωatt/cm²; P=1*8↑-14 ωatt/cm²; P=1*10↑-6 ωatt/cm² (Niveles de intensidades: N=10 log(I/Io) fórmula en la actividad 3 Unidad 2; I=P/A en ωatt/m²; intensidad mínima aufible Io=1*10↑-12 ωatt/m²; para frecuencia mínima audible f=100Hz))

15_considerense dos fuentes que emiten ondas sonoras con una intensidad dobre de la otra. Se desea conocer la diferencia entre los niveles de intensidades de las ondas (N1=log (I1/Io); N2=log (I2/Io); N= І N2-N1І))

16_Considérese un tubo cerrado en un extremo y abierto en el otro: la longitud del tubo es de 12 cm, la temperatura es de 30 ⁰C y la velocidad del sonido en el aire a temperatura ambiente es de 331 m/s. Se desea a conocer

a) la frecuencia del tono fundamental, b) el primer sobre-tono, c) el segundo sobre- tono

17_ Considérese un tubo abierto que vibra con una frecuencia del primer sobre-tono f1=1200Hz y con una velocidad del sonido de Vs=340 m/s. se desea conocer la longitud del tubo

18_Dados dos sonidos cuyas intensidades son I1=2,5 *10↑ -8 ωatt/m²; I2=1,228 ωatt/m²; se desea conocer la diferencia de niveles de intensidades en beles.

19_Dado un sonido con una intensidad de 1*10↑ -4 ωatt/m²; se desea conocer el nivel de intensidad (Sug. ß=10 log (I/I0))

20_Considerese un tren que viaja a una velocidad de 20 m/s y emite un sonido de frecuencia f=400Hz, con una velocidad de 349 m/s. Se desea conocer la frecuencia del sonido que escucha un observador inmóvil cuando:

a) el tren se acerca

b) el tren se aleja

(Sug. según el efecto Doppler: f1=V fs / (V-Vs))

21_considerese una fuente de sonido inmóvil que tiene una frecuencia f= 800 Hz en un día en que la velocidad del sonido es Vs=340 m/s. se desea conocer le tono que se escuchará.

Sug. f1= fs (Vs+Vobservador) / Vs

NOTA: tenga presente que según el efecto Doppler si ambos (fuente y observador) se mueven:

f1= fs (Vs + Vobservador)/(Vs-Vobservador)

Forma de realización: con excelente presentación y letra legible a mano 

Modalidad: individual 

Forma de entrega: registrar en papel a mano con excelente presentación; además socializar en el salón de clase.

Fecha máxima de entrega: la acordada en el salón de clase

 

NOTA: es recomendable realizar cada actividad dentro de la fecha establecida, ello implica un poco de auto-disciplina, un poco de responsabilidad y un poco de interés; además ayuda al estudiante para mejorar su capacidad de interpretar apropiadamente la información y adquirir nociones generales con cierta claridad sobre los temas programados, mejorar su autonomía, su organización, su administración adecuada del tiempo y lograr mejor rendimiento académico en su proceso en general. 

 

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Tema del Segundo examen escrito. Sonido y Acústica.

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