BANCO DE PROBLEMAS

IUDEP


FÍSICA 6to AÑO



 


ONDAS

1.En un experimento óptico se hace incidir luz de 500nm sobre una doble rendija en donde la distancia entre sus centros es de d = 0.60 mm y el ancho de cada una es de a = 0.30 mm. La pantalla se encuentra a 1.0 m de la doble rendija.
a)Graficar intensidad de luz en función de la posición de la pantalla. (poner valores solo en los eje horizontal)(incluir el máximo central y los máximos secundarios de primer orden).
b)Hacer un esquema de lo que se observa al mirar a través de la doble rendija.

 

2.La figura muestra dos focos coherentes que emiten ondas de acuerdo con las siguientes ecuaciones (en unidades del SI):

y1(x,t)=0.020 sen (¶/2 x - 10 ¶ t)


y2(x,t)=0.020 sen (¶/2 x - 10 ¶ t + ¶/3 )


Escribir la ecuación de la onda resultante en P.

3.A partir de los datos de la figura:
a)Escribir la ecuación correspondiente para la onda en la cuerda.
b)Calcular la masa de la cuerda sabiendo que la cuerda está tensionada con una fuerza de 144 N.

4.La cuerda de la figura se encuentra en resonancia en la forma indicada. La masa de la pesa que cuelga es de 100 g y la densidad lineal de la cuerda es de 1.0x10-2 Kg/m.
a)Sabiendo que la amplitud máxima de la onda estacionaria es de 2.5 cm y que la longitud de la cuerda es de 60 cm, escribir la ecuación de la onda estacionaria.
b)Se desea que la cuerda resuene en el estado fundamental cambiando únicamente la pesa que cuelga. Calcular la masa que tiene que tener la dicha pesa.

5.La figura muestra dos focos que emiten ondas coherentes con defasaje inicial de 30º, con frecuencia de 10 Hz y de longitudes de onda 20 cm.
Las amplitudes de las ondas emitidas son 8.0 cm y 6.0 cm.
Escribir la ecuación de la onda resultante en el punto P.

6.En un experimento óptico se utiliza una doble rendija cuya distancia de separación entre ambos es de 2.0 mm y cada una de 0.50 mm de ancho, luz monocromática de 600 nm de longitud de onda y una pantalla ubicada a 2.0 m de la doble rendija.
a)Haga un esquema de lo que se observa en la pantalla al mirar a través de la doble rendija y explique los fenómenos que allí ocurren.
b)Calcular la distancia entre la segunda franja oscura a la izquierda del centro de la pantalla y la tercera franja brillante ubicada a la derecha.

 

7.La cuerda de la figura tiene una longitud de 1.5 m y se encuentra en resonancia oscilando con una frecuencia de 50 Hz.
Sabiendo que la distancia entre dos nodos consecutivos es de 0.50 m, la amplitud de las ondas viajeras es de 0.8 cm y que la tensión que provoca la pesa es de 15 N:
a)Dibujar la forma que adquiere la cuerda y escribir la ecuación de onda estacionaria.
b)Calcular la masa de la cuerda.

8.La figura muestra dos focos que emiten ondas coherentes con defasaje inicial de 30º, con frecuencia de 20 Hz y de longitudes de onda 24 cm.
Las amplitudes de las ondas emitidas son 10.0 cm y 6.0 cm.

a)Calcular el valor de la diferencia de caminos de los dos focos a un punto que pertenece a la segunda línea nodal
b)Calcular la amplitud de la onda resultante en el punto P.

9.En un experimento óptico se utiliza una doble rendija cuya distancia de separación entre ambos es de 1.5 mm y cada una de 0.50 mm de ancho, luz monocromática de 500 nm de longitud de onda y una pantalla ubicada a 1.2 m de la doble rendija.
a)Haga un esquema de lo que se observa en la pantalla al mirar a través de la doble rendija y una gráfica que explique lo observado.
b)Calcular el ancho del máximo central de difracción.

 

10.Una cuerda de 1.0 mg de masa y cuya longitud es de 1.5 m está conectada a un generador de ondas sinusoidales a una frecuencia de 2.5x10+3 Hz. Sabiendo que la tensión de la cuerda la provoca el peso de una pesita de 150g :
a)Dibujar la forma que adquiere la cuerda.
b)Si la frecuencia del oscilador cambia a la mitad ¿continuará la cuerda en resonancia? Justifique su respuesta.

 

11.Dos focos F1 y F2 emiten ondas de 18 cm de longitud de onda, amplitudes de 4.0 cm y 5.0 cm respectivamente y con un defasaje inicial de 60º.
a)Calcular amplitud resultante en un punto que dista a 15 cm del foco 1 y 12 cm del foco 2.
b)Calcular el defasaje debido a la diferencia de camino en punto que pertenece a la segunda línea nodal. Explique

 

12.En un experimento óptico se utiliza luz de 450 nm y una doble rendija ubicada a 1.5 m de la pantalla.
El ancho de cada rendija es de 1.0 mm cuyos centros están separados 3.0 mm.
a)Hacer un esquema de lo que se observa al mirar la pantalla a través de la doble rendija.
b)Calcular la posición de la segunda franja oscura con respecto a centro de la pantalla.

 

13.Dos rendijas cuya distancia de separación es de 0.40 mm estan ubicadas a 1.6 m de una pantalla y son iluminadas con luz monocromática.
a)Sabiendo que el tercer máximo de interferencia se encuentra a 0.60 cm del centro de la pantalla, determinar la posición del segundo mínimo de interferencia.
b)Sabiendo que el ancho de cada rendija es la quinta parte de la distancia de separacion entre ambas, graficar Intensidad de luz en la pantalla en función de la posición (no es necesario incluir valores en los ejes, pero si incluya el máximo central y los máximos secundario de primer orden de cada lado) Justifique la construcción de la gráfica.

14.F1 y F2 en la figura son dos focos coherentes emisores de ondas que oscilan de acuerdo con las siguientes ecuaciones:
(en unidades del sistema internacional de medidas)
Sabiendo que las ondas se propagan con velocidad de 20 m/s, escribir la ecuación de la onda resultante en el punto A.

15.En un experimento con una doble rendija se utiliza luz de 500 nm. Sabiendo que el ancho de cada rendija es de 0.20 mm y que la separación entre ambas rendijas es de 0.80 mm:
a)Hacer un esquema de lo que se observa al mirar a través de la doble rendija y graficar Intensidad de luz en función de la posición de la pantalla (la posición expresada en función del ángulo)(poner valores sólo en el eje horizontal)(incluir el máximo central y los máximos secundarios de primer orden).
b)Calcular la intensidad de la primera franja brillante en relación con la intensidad de la franja brillante central.


16.F1 y F2 en la figura son dos focos coherentes que emiten ondas acuerdo con las siguientes ecuaciones:
(en unidades del sistema internacional de medidas)

a)Escribir la ecuación de la onda resultante en el punto A del dibujo.
b)Calcular cuánto debería valer la diferencia de caminos para que en A exista interferencia destructiva.

 

17.En un experimento con una doble rendija se utiliza luz de 500 nm. Sabiendo que el ancho de cada rendija es de 0.20 mm y que la separación entre ambas rendijas es de 0.80 mm:
a)Hacer un esquema de lo que se observa al mirar a través de la doble rendija y graficar Intensidad de luz en función de la posición de la pantalla (la posición expresada en función del ángulo)(poner valores sólo en el eje horizontal)(incluir el máximo central y los máximos secundarios de primer orden).
b)Calcular el ancho del máximo central de difracción, sabiendo que la pantalla está ubicada a 2.0 m de la doble rendija.

 

18.La figura muestra dos focos coherentes que emiten ondas en fase. El punto B se encuentra en el segundo máximo de interferencia. ¿En qué línea nodal se encuentra el punto A?

19.Dos rendijas cuya distancia de separación es de 0.40 mm estan ubicadas a 1.6 m de una pantalla y son iluminadas con luz monocromática.
a)Sabiendo que el tercer máximo de interferencia se encuentra a 0.60 cm del centro de la pantalla, determinar la posición del segundo mínimo de interferencia.
b)Sabiendo que el ancho de cada rendija es la cuarta parte de la distancia de separacion entre ambas, graficar Intensidad de luz en la pantalla en función de la posición (no es necesario incluir valores en los ejes, pero si incluya el máximo central y los máximos secundario de primer orden de cada lado) Justifique la construcción de la gráfica.

 

20.La figura muestra la configuraciones que adquieren dos cuerdas de igual densidad lineal de masa, de la misma longitud, que oscilan con igual frecuencia.
a)Hallar al relación entre las tensiones de ambas cuerdas.
b)Dibuje las nuevas configuraciones que adquieren las cuerdas si se triplica la frecuencia de oscilación.

21.La figura muestra dos focos coherentes que emiten ondas con un defasaje inicial de 60º. Hallar la amplitud de la onda resultante en el punto B sabiendo que el punto A se encuentra en la segunda línea nodal.

22.Dos rendijas, cada una de 0.010 mm de ancho, que están separadas 0.020 mm, son iluminadas con luz de 600 nm. Sobre una la pantalla ubicada a 60 cm de la fuente se forma un patrón de interferencia-difracción.
a)Calcule la fracción de la intensidad de luz máxima (I/Io) que se medirá en un punto a 0.60 cm del centro de la pantalla.
b)Construya la grafica Intensidad de luz en función de la posición en la pantalla. (valores solo en el eje horizontal, que incluya el máximo central y los máximos secundarios de primer orden de cada lado).

 

23.La figura muestra dos cuerdas tensionadas por una fuerza de 10 N unidas entre sí.
Una onda viajera cuya frecuencia es de 40 Hz se desplaza por la cuerda hacia la derecha con una velocidad de 20 m/s.
Al llegar al punto P la onda cambia de medio de propagación al pasar a moverse por la cuerda B modificándose algunas de sus características.
a)Sabiendo que la densidad lineal de la cuerda B es el cuádruple de la de A, calcular la longitud de onda y la velocidad de la onda cuando se mueve por la cuerda B.
b)Escribir la ecuación de la onda cuando se mueve en cada una de las cuerdas suponiendo que las amplitudes de las ondas son iguales y de 5.0 cm.

24.La figura muestra dos focos coherentes que emiten ondas con un defasaje inicial de 45º, con una frecuencia de 10 Hz y con amplitudes de 4.0 cm y 7.0 cm respectivamente.
La velocidad de propagación de las ondas es de 7.2 m/s
Escribir la ecuación de la onda resultante en el punto P.

25.Sobre una doble rendija se hace incidir simultáneamente luz roja de 740 nm de longitud de onda y luz violeta de 370 nm de longitud de onda.
a)Si la distancia de separación entre las rendijas es el triple del ancho de cada una de ellas, indicar cuantas franjas de interferencia se observan para la luz roja en el máximo central de difracción.
b)Indicar que franjas de interferencia de la luz violeta coinciden con las franjas de interferencia de la luz roja.

 

 

26.A una cuerda con sus dos extremos fijos, de 3.0 m de longitud y de densidad lineal de masa 0.10 g/cm se la hace oscilar con una frecuencia f = 60 Hz para que resuene en el tercer modo.
a)Calcular la tensión de la cuerda.
b)Escribir la ecuación de la onda estacionaria sabiendo que la amplitud de las ondas viajera que forman la onda estacionaria es de 10 cm.

 

 

27.La figura muestra dos focos coherentes que emiten ondas con un defasaje inicial de 45º, con una frecuencia de 10 Hz y con amplitudes de 4.0 cm y 7.0 cm respectivamente.
La velocidad de propagación de las ondas es de 7.2 m/s
Escribir la ecuación de la onda resultante en el punto P.

 

28.Las fuentes F1 y F2 emiten ondas coherentes con defasaje inicial de 45º, de 48 cm de longitud de onda y amplitudes de 5.0 cm y 3.0 cm respectivamente. La velocidad de propagación en el medio es de 9.6 m/s. Escribir:
a)las ecuaciones de las ondas emitidas por las fuentes.
b)la ecuación de la onda resultante en el punto A del dibujo.

29.La cuerda de la figura vibra con sus dos extremos fijos provocando un sonido de frecuencia 50Hz.
a)Escribir la ecuación de la onda estacionaria que se produce en la cuerda.
b)Calcular la densidad lineal de la cuerda.

30.En un experimento óptico se utiliza una doble rendija ubicada a 1.8 m de la pantalla y luz de longitud de onda de 450 nm.
Sabiendo que el ancho de cada rendija es de 0.15 mm y ambas están separadas 0.60 mm:
a)Hacer un esquema de lo que se observa al mirar a través de la doble rendija y graficar intensidad de luz en función de la posición de la pantalla. (no es necesario poner valores en los ejes)(incluir el máximo central y los máximos secundarios de primer orden).
b)Suponga que se tapa una de las rendijas, hacer un esquema de lo que se observa al mirar a través de la doble rendija y graficar intensidad de luz en función de la posición de la pantalla. (no es necesario poner valores en los ejes)(incluir el máximo central y los máximos secundarios de primer orden).

 

31.La gráfica adjunta corresponde a la vibración de un punto ubicado en una posición x y es excitado por una onda viajera de longitud de onda 8.0 cm
a)Escriba la función de onda correspondiente.
b)Calcular cuanto se propaga la onda en 8.0 s.

32.Un alambre de densidad lineal 5*10-3 g/cm pasa por la polea y de él cuelga la pesa de 500 g.
El alambre se hace vibrar a 40 Hz.
a)Calcular la longitud de onda de la vibración.
b)Escribir la ecuación de la onda estacionaria que se forma en la cuerda sabiendo que la amplitud de las ondas viajeras es de 10 cm.


33.La figura muestra dos focos coherentes que emiten ondas con un defasaje inicial de 45º y cuyas amplitudes son 1.5 cm y 2.5 cm respectivamente. La frecuencia de oscilación es de 10Hz
Sabiendo que la velocidad de las ondas es de 480 cm/s
a)Escribir la ecuación de la onda resultante en el punto P.
b)¿Cuánto debería valer el defasaje inicial para que en el punto P pertencezca a la segunda linea nodal?

 

34.En un experimento óptico se hace incidir luz de 500nm sobre una doble rendija en donde la distancia entre sus centros es el triple del ancho de cada una de ellas.
La pantalla se encuentra a 1.0 m de la doble rendija y la primera franja brillante se encuentra a 1.0 mm del centro de la pantalla.
a)Graficar intensidad de luz en función de la posición de la pantalla.(incluir el máximo central y los máximos secundarios de primer orden) y hacer un esquema de lo que se observa al mirar a través de la doble rendija.
b)Si se tapa una de las rendijas: Graficar intensidad de luz en función de la posición de la pantalla.(incluir el máximo central y los máximos secundarios de primer orden) y hacer un esquema de lo que se observa al mirar a través de la rendija.

 

35.La figura muestra una cuerda oscilando con una frecuencia de 100 Hz.
a)Escribir la ecuación de la onda estacionaria.
b)Sabiendo que la tensión de la cuerda es de 360 N, calcular la densidad lineal de masa de la cuerda.

 


36.El dibujo muestra una cuerda en resonancia. Dibujar la cuerda si se cuadruplica la tensión en ella, manteniendo todas las otras magnitudes constantes.
(Realice cálculos para justificar la respuesta)


37.Una rendija de ancho 6.0 cm se coloca frente a una fuente de microondas que trabaja con una frecuencia de 7.5x10+9 Hz.
a)Calcular el ángulo subtendido por el primer mínimo del patrón de difracción.
b)¿Cuál es la intensidad relativa (I/Io) para un ángulo de 15º?


38.La figura muestra dos fuentes coherentes que emiten ondas con un defasaje inicial de 30º y longitud de onda de 36 cm y amplitudes de 2.0 cm y 3.0 cm.
a)Escribir la ecuación de la onda resultante en el punto P.
b)Escribir la ecuación de una tercera onda que llega a P y que produce interferencia destructiva neta.