• Asignatura: Física
  • Autor: javierarojas83
  • hace 1 día

Una onda posee una longitud de onda de 2 metros, y una frecuencia de 10 Hz. ¿Cuánto es su velocidad de propagación?

Respuestas

Respuesta dada por: mercedesperfomance20
1

Respuesta:

Explicación:

Con los datos del ejercicio se determinan las magnitudes que caracterizan a la onda.

Amplitud: A = 0,01 m; frecuencia: ν = 100 Hz; periodo: T = 0,01 s; longitud de onda:

λ = 0,2 m; frecuencia angular: 200 π rad/s; numero ´ de onda: k = 10 π rad/m.

Considerando que en el instante inicial el foco vibra con su m´axima amplitud, se tiene

que la expresi´on general de la onda es:

y(x,t) = A cos(ω t − k x) = 10−2

cos(200 π t − 10 π x) = 10−2

cos 2 π(100 t − 5 x) m

4

El tiempo que transcurre hasta que le llega la perturbaci´on a la posici´on x = 0,1 m es:

t =

x

v

=

0,1

20

= 5 · 10−3

s

a)La expresi´on de la elongaci´on se determina sustituyendo la posici´on en la ecuaci´on

de la onda.

y(x = 0,1,t) = 10−2

cos 2 π(100 t − 5 · 0,1) = 10−2

cos 2 π(100 t − 0,5) s

que alcanza su m´aximo valor si:

cos 2 π(100 t − 0,5) = 1 ⇒ 2 π(100 t − 0,5) = 0 rad

lo que ocurre en el instante:

t = 5 · 10−3

s

Tiempo que coincide con lo que tarda en llegar al punto la perturbaci´on procedente del

foco, ya que como el foco posee su m´axima elongaci´on en el instante inicial, esta misma

elongaci´on la adquiere el punto considerado en el mismo instante en que le llegue la onda.

b) La velocidad de vibraci´on se obtiene aplicando la definici´on de velocidad:

v(x = 0,1,t) =

dy

dt

= 10−2

2 π 100 (− sin 2 π(100 t − 0,5)) = −2 π sin 2 π(100 t − 0,5) m/s

que alcanza su m´aximo valor si:

sin 2 π(100 t − 0,5) = −1 ⇒ 2 π(100 t − 0,5) =

3 π

2

rad

que sucede en el instante:

t = 1,25 · 10−2

s

Este tiempo transcurrido es la suma de los 5 · 10−3

s que tarda en llegar la perturbaci´on al

punto considerado y comenzar a vibrar con la m´axima amplitud, m´as los 7,5·10−3

s, 3T/4,

que emplea en llegar al centro de la oscilaci´on dirigi´endose hacia elongaciones positivas,

que es donde su velocidad es m´axima.

c) Aplicando la definici´on de aceleraci´on, se tiene que:

a(x = 0,1,t) =

dv

dt

= −2 π 2 π 100 cos 2 π(100 t− 0,5) = −400 π

2

cos 2 π(100 t− 0,5) m/s2

que alcanza su m´aximo valor si:

cos 2 π(100 t − 0,5) = −1 ⇒ 2 π (100 t − 0,5) = π rad

lo que acontece en el instante:

t = 10−2

s

Este tiempo es la suma de los 5 · 10−3

s que tarda en llegar la perturbaci´on al punto

considerado y comenzar a vibrar con la m´axima amplitud, m´as otros 5 · 10−3

s, T/2, queemplea en llegar al otro extremo de la vibraci´on donde su aceleraci´on es de signo positivo

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