1 Héctor Paredes Aguilar

ONDAS MECÁNICAS

PREGUNTAS

1. ¿Por qué se considera a un pulso de onda

que viaja por una cuerda una onda

transversal?

2. ¿En qué factor usted incrementaría la

tensión en una cuerda tensada con el

propósito de duplicar la rapidez de la

onda?

3. Al viajar por una cuerda tensada, ¿un

pulso de onda siempre se invierte en la

reflexión? Explique.

4. ¿Dos pulsos que viajan en direcciones

opuestas pueden reflejarse entre sí?

Explique.

5. Si usted sacudiera periódicamente el

extremo de una cuerda tensada tres veces

cada segundo, ¿Cuál sería el periodo de

las ondas senoidales que se establecerían

en la cuerda?

PROBLEMAS

1. Una onda sinusoidal viaja a lo largo de

una soga. El oscilador que genera la onda

completa 40,0 vibraciones en 30,0 s.

Además, dado un máximo viaja 425 cm a

lo largo de la soga en 10,0 s. ¿Cuál es la

longitud de onda de la onda?

2. Para cierta onda transversal, la distancia

entre dos crestas sucesivas es 1,20 m, y

ocho crestas pasan un punto determinado

a lo largo de la dirección de viaje cada

12,0 s. Calcule la rapidez de la onda.

3. Una onda se describe mediante

y = 2,00 cm sen(kx-ωt), donde k=2,11

rad/m, ω=3,62 rad/s, x está en metros y t

en segundos. Determine la amplitud,

longitud de onda, frecuencia y rapidez de

la onda.

4. Cuando un alambre particular vibra con

una frecuencia de 4,00 Hz, se produce

una onda transversal con longitud de

onda de 60,0 cm. Determine la rapidez de

las ondas a lo largo del alambre.

5. Una cuerda se impulsa a una frecuencia

de 5,00 Hz. La amplitud del movimiento

es de 12,0 cm y la rapidez de la onda es

de 20,0 m/s. Además, la onda es tal que

y =0 en x=0 y t=0. Determine a) la

frecuencia angular, b) el número de onda,

c) escriba la expresión de la ecuación de

la onda.

6. Una cuerda de piano tiene una masa por

unidad de longitud igual a 5,00 x 10-3

kg/m y está bajo una tensión de 1 350 N.

Encuentre la rapidez con la que una onda

viaja por esta cuerda.

7. En una cuerda, la onda transversal en una

cuerda está representada por

y 0,50 cmsen(15x 45t) . Halle:

a. la longitud de onda,

b. el periodo y

c. la rapidez de la onda

8. Cierta cuerda estirada posee una densidad

lineal de masa de 0,100 kg/m. Si su

tensión es de 20,0 N, ¿cuál es la rapidez

de una onda transversal en ella?

9. En una cuerda de 0,200 kg de masa se

produce una onda que tarda 2,00 s en

recorrerla cuando la tensión es de 15,0 N.

Calcule: (a) la velocidad de la onda (b) la

densidad lineal de masa de la cuerda y (c)

la tensión que debería tener la cuerda

para que la onda tarde 4,00 s en

recorrerla.

10. Una onda transversal en un hilo viaja a

15,0 m/s, con amplitud de 6,00 cm y

longitud de onda 0,500 m. La onda viaja

en la dirección +x. Inicialmente, t=0 s y

x=0 m, el desplazamiento y = 0 m con

velocidad transversal positiva. Calcule:

a. La frecuencia,

b. escriba la ecuación de la onda y

c. el desplazamiento “y” en un punto

con x=0,300 m y en el instante

t=0,200 s .

11. Una onda transversal armónica se propaga

hacia la derecha (+X) a lo largo de una

cuerda horizontal con una amplitud de

8,00 cm y una longitud de onda de 40,0

cm. La tensión en la cuerda es de 4,00 N

y su densidad lineal de masa es de 25,0

g/m. Sí en t=0, x=0, y=-8,00 cm;

determine:

a. la rapidez de la onda,

2 Héctor Paredes Aguilar

b. el periodo y

c. la ecuación de la onda viajera.

12. Una onda viajera unidimensional está

descrita por la

ecuación

5y x,t = 0,15 sen ( x 24 t)

6

,

donde x y y están en metros y t en

segundos.

a. Calcular la longitud de onda () y

la rapidez de la onda.

b. Halle la velocidad máxima para

un punto de la cuerda,

c. Si la onda viaja por una cuerda de

densidad lineal = 0,100 kg/m,

encuentre la tensión en la cuerda.

13. Se observa que una cuerda tensa vibra

con una frecuencia lineal de 15,0 Hz en

su forma fundamental cuando los

soportes que sostienen sus extremos están

separados 30,0 cm. Halle:

a. la rapidez de propagación de una

onda transversal y

b. la tensión en la cuerda,

14. Un acuerda de 0,4 kg/m está tensionada

por una fuerza de 160N. Si un extremo

oscila con una frecuencia de 8Hz y con

una amplitud de 30cm. Determine la

rapidez con la que se transmite la energía

a lo largo de la cuerda.

Bibliografía.

Código AUTOR TITULO

530

TIPL/F

V1

Paul A. Tipler-Gene

Mosca

Física para la ciencia

y la tecnología

UPN-Lima

530

SEARS

2009

Sears, Zemansky Física Universitaria UPN-Lima