TALLERES DE FISICA 11°

Realizar los siguientes talleres:

TALLER 1.

MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE.

Realiza los siguientes problemas:

1. Un bloque atado a un resorte oscila (sin fricción) entre las posiciones extremas B y B’ indicadas en la figura. Si en 15 segundos pasa 40 veces por el punto B, determinar:

a. El período de oscilación.

b. La frecuencia de oscilación.

c. La amplitud.

2. La rueda de una bicicleta realiza 250 giros en 3 min. Halla el período y la frecuencia del movimiento

3. Un resorte realiza 16 oscilaciones en 4 s. Calcula su frecuencia en hercios y su período de oscilación en segundos.

4. Un cuerpo experimenta un movimiento armónico simple (MAS) con un período de 4s. La amplitud de oscilación es de 30 cm. Si en el instante inicial se encuentra el objeto en uno de los extremos de la trayectoria, halla:

La elongación, la velocidad y la aceleración cuando t = 1,5 s.

5. Una esfera se suelta en el punto M y sigue la trayectoria que se muestra en la figura. Resolver los siguientes literales:

a. Considerar que hay fricción y describir la trayectoria del movimiento.

b. Describir la trayectoria del movimiento suponiendo que no hay fricción.

6. Un cuerpo describe un movimiento circular uniforme con período de 3 s y radio 5 cm. Determinar:

a. La velocidad angular del movimiento circular.

b. La posición del objeto a un segundo después de haber iniciado el movimiento.

7. Una partícula oscila con M.A.S. de 26 cm de amplitud y 3 s de periodo. ¿Qué velocidad y aceleración lleva cuando se encuentra a 12 cm del punto de equilibrio?

8. Si se duplica la pulsación u oscilaciones de un MAS, indica como varía:

a)      Su frecuencia.

b)      su periodo.

c)      La amplitud.

 Razona las respuestas.

9. Una partícula oscila con movimiento armónico simple de 35 cm de amplitud y 6 s de período. Calcula la elongación, velocidad y la aceleración cuando ha transcurrido un tercio de período

10. Calcula la velocidad y aceleración máxima de una partícula que posee MAS de 45 cm de amplitud y 8 segundos de período 

Taller 2.

ENERGÍA EN EL MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE

Resuelve los siguientes problemas.

1. Un cuerpo de 0,5 kg oscila, apoyado a un resorte de constante de elasticidad 2,5 N/m. Si la amplitud es 15 cm, calcular:

a. La máxima energía potencial.

b. La velocidad máxima.

2. Un cuerpo de  100gr de masa oscila ligado a un resorte dando 25 oscilaciones en 15 s. Si la amplitud del movimiento es 3,4 m y la constante de elasticidad es 20N/m.

Calcular la energía potencial total

3. Una masa suspendida de un resorte oscila con M.A.S. En el instante en que la elongación es cero, ¿qué porcentaje de la energía es cinética y que porcentaje es potencial

4. Una partícula de 0,1 kg de masa oscila con M.A.S. ligada horizontalmente a un resorte de constante k = 1,25N/m. Si inicialmente el resorte se deforma 1,3 cm

Calcular:

a. Energía potencial inicial del sistema.

b. La velocidad máxima de la partícula.

5. Un resorte de un amortiguador de moto tiene constante elástica de 200 N/m oscila entre los puntos A y B separados entre sí 20 cm. Si despreciamos la fricción, ¿cuál es la energía asociada al sistema?

6. ¿En cuál elongación una partícula que vibra con M.A.S. de 100 cm de amplitud la energía cinética es igual a la potencial?

7. La figura muestra la gráfica de la energía potencial en función de la amplitud de un cuerpo de 0,1 kg que realiza un movimiento armónico simple. Si la amplitud del cuerpo es 0,3 m, calcular:

La energía mecánica del cuerpo en este movimiento armónico simple.

8. Según la gráfica anterior, que energía potencial tiene el cuerpo cuando pasa por x = 0 m

Taller 3.

PERÍODO DE UNA MASA QUE OSCILA SUSPENDIDA DE UN RESORTE.

PERÍODO DE UN PÉNDULO.

Resuelve los siguientes problemas

1. Halla el período de oscilación de un péndulo de 5 metros de longitud

2. Calcula el período de oscilación de una masa de 0,5 kg, sujeta a un resorte de constante de elasticidad 0,6 N/m

3. ¿Qué masa se debe suspender de un resorte de constante de elasticidad k = 1.5 N/m para que realice 8 oscilaciones en 20 segundos?

4. ¿Cuántas oscilaciones en un minuto da un péndulo de 80 cm de largo?

5. ¿cuál es la constante de elasticidad de un resorte, al cual se le liga una masa de 1,25 kg y oscila con frecuencia de 16 s^-1

6. Calcula la longitud de un péndulo que realiza 45 oscilaciones en  un minuto

                                                    

7. Diseña un procedimiento que te permita medir el valor de la gravedad terrestre en el lugar donde estás, utiliza el concepto de péndulo simple.

8. Cierto péndulo simple tiene en la tierra un período de 4s ¿cuál sería su período en la superficie de la luna, donde g = 1,7m/s²?

9. Un péndulo simple de 4m de longitud oscila con amplitud de 0,2m.

a. Calcule la velocidad del péndulo en el punto más bajo de la trayectoria

b. Calcule la aceleración en los extremos de la trayectoria.

Nota. Las formulas son las siguientes:

amax  =  A.g/L        

  

10. Pregunta de reflexión:

¿Cuál es la frecuencia de oscilación de un péndulo de 2 m de longitud en marte, si el peso de los cuerpos en marte es el 40% de su peso en la tierra?

(g = 9,8 m/s²)

Taller 4.

MOVIMIENTO ONDULATORIO

Soluciona los siguientes ejercicios

1. interpreta:

La “ola” que producen los espectadores de un partido de fútbol al levantarse y volverse a sentar:

a. ¿En qué se parece a la propagación de una onda?

b. ¿Es una onda transversal o longitudinal?

Explica tu respuesta

2. La longitud de una onda es 2,5 m y su periodo es 1,5 segundos. ¿Cuál es la velocidad de propagación de la onda?

3. Una onda se propaga a lo largo de una cuerda. Si su longitud de onda es 26 cm y su velocidad de propagación es 1,2 m/s, determina su frecuencia y su período.

4. La nota musical la tiene una frecuencia, por convenio internacional de 440 Hz. Si en el aire se propaga con una velocidad de 340 m/s. calcula su longitud de onda.

5. Se agita el extremo de una cuerda con una frecuencia de 2 Hz y una amplitud de 3 cm. Si la perturbación se propaga con una velocidad de 0,5 m/s, halla la longitud de la onda.

6. En una cuerda de 10m de longitud se produce una configuración como muestra la figura. Si la frecuencia con la cual se produce esta configuración es de 2s^-1. ¿Cuál es la velocidad de propagación de la onda?

7. Una emisora de radio tiene una frecuencia de 90,5 MHz. Calcula la longitud de onda si esta se propaga en el aire con velocidad igual a 300.000 km/s.

8. Una cuerda tensa y atada en uno de sus extremos a la pared vibra con un movimiento armónico simple de amplitud 8 cm, frecuencia 10Hz y una velocidad 10 m/s. Determinar:

a. Periodo                         b. Longitud de onda

9. Una cuerda de una guitarra de 100 cm de longitud se somete a una tensión de 130 N. Si su masa es de 15 g, calcular:

a. La densidad lineal de la cuerda.

b. La velocidad de una onda en dicha cuerda.

10. La densidad de masa lineal de una cuerda es de 1,2 kg/m. ¿Qué tensión deberá aplicarse para producir una velocidad de onda de 15 m/s?

11. Una cuerda de guitarra de 1 m de larga fija por ambos extremos vibra formando 4 nodos. Los puntos centrales de la cuerda tienen un desplazamiento máximo de 4 mm. Si la velocidad de las ondas en la cuerda es 660 m/s, halla la frecuencia con la que vibra la cuerda.

TALLER 5.

FENOMENOS ONDULATORIOS.

1. Encuentra el período y la frecuencia del movimiento ondulatorio representado en el gráfico

2. Las ondas sísmicas se refractan dentro de la tierra al viajar entre rocas de distintas densidades y por lo tanto su velocidad cambia, al igual que su dirección de propagación. Una onda sísmica k viaja a 8 km/h y choca con el límite entre dos tipos de material. Si llega a esta frontera con ángulo de incidencia de 30° y se aleja con un ángulo de 25°, ¿Cuál será la velocidad en el segundo medio?

3. Una onda sísmica P pasa por una frontera entre rocas, donde su velocidad varía de 3 km/s a 6 km/s. Si llega a la frontera formando un ángulo de 40° con ella, ¿cuál es el ángulo de refracción?

4. Argumenta.

·        Explica por qué, en ocasiones, las olas del mar aumentan su tamaño o lo reducen.

·        ¿Por qué se puede observar el reflejo de los objetos en cualquier vidrio?

5. Propone.

·        Realiza un esquema donde expliques las partes de una onda.

·        Explica algunas experiencias vividas en las que hayas observado fenómenos ondulatorios o algunas de sus propiedades

6. Analiza y resuelve.

Explica a partir de un esquema cómo funciona el sonar empleado para medir la profundidad del fondo marino. Indica qué fenómeno ondulatorio se utiliza.

7. La imagen representa una onda periódica refractada.

Determina:

a. La frecuencia de la onda.

b. La velocidad de la onda en el medio B.

c. La longitud de onda en el medio B.

8. Una onda se propaga en un medio A, con una velocidad de 8 m/s. Luego, incide en un medio B con un ángulo de 37°, donde su velocidad de propagación será 16 m/s. ¿Cuál es el ángulo de refracción de la onda considerada?

9. La imagen muestra una onda que pasa de un medio 1 a un medio 2. En el medio 1 la frecuencia de la onda es 1 kHz y su velocidad de propagación 3 m/s. Halla:

a. La frecuencia de la onda en el medio 2.

b. La longitud de onda en el medio 1.

c. La velocidad de propagación en el medio 2.

TALLER 6 – 1

EL SONIDO                  

Resuelve los siguientes problemas:

1. Calcula la distancia a la que se produce una tormenta, si un trueno se escucha 8 segundos después de haber visto el rayo. Considera la velocidad del sonido como 340 m/s.

2. Calcula el tiempo que tarda el sonido en recorrer 4 km en el aire a 25° c

3. En Bogotá, en los días calurosos, la temperatura suele pasar de 0 °C a 20 °C.

a. ¿Cuál es la velocidad del sonido a 15 °C?

b. ¿En cuánto aumenta la velocidad del sonido?

4. Un diapasón al ser golpeado emite la nota mi, es decir 660 Hz.

¿Cuál es la longitud de la onda sonora si la temperatura ambiente es de 20 °C?

5. Una persona parada frente a una montaña emite un grito y escucha su eco a los 6 s después de haber gritado. Calcula la distancia entre la persona y la montaña.

6. Un avión vuela y el sonido tarda 7s en llegar a nuestros oídos. ¿A qué distancia horizontal se encontrará el avión cuando escuchemos el sonido?

7. Calcular la longitud de onda de un sonido cuya frecuencia es de 130s^-1 si se propaga en el aire a la temperatura de 30⁰ c

 8. Un barco emite un sonido dentro del agua y al cabo de 3 segundos reciba el eco del sonido que se refleja en el fondo. ¿A qué profundidad está el fondo?

9. Un carro viaja hacia una montaña con una velocidad de 32km/h, hace sonar el pito y recibe el eco a los 6 segundos ¿A qué distancia está de la montaña?

10.  Propone. ¿Cuáles son las posibles consecuencias de la exposición al ruido excesivo?

Según estudios hechos por entidades dedicadas a investigar la contaminación auditiva, la mitad de

los jóvenes entre los 18 y 25 años presentan algún tipo de discapacidad auditiva, normalmente por el uso excesivo de audífonos y el ruido de conciertos o discotecas.

¿Qué propondrías para evitar este tipo de daños al oído? 

TALLER 6 – 2.

PROBLEMAS DE CUALIDADES DEL SONIDO

Responde las siguientes preguntas:

1. ¿Qué variación experimenta la frecuencia del sonido emitido por un tambor al variar la intensidad de los golpes que se le de?

2. ¿Depende el tono del sonido emitido por un cuerpo de la amplitud que se haga vibrar?. ¿Por qué?

3. En un coro no se puede distinguir la voz de un determinado integrante. ¿Qué puedes decir a cerca, intensidad y timbre de las voces de los integrantes?

4. Un sonido tiene una intensidad 3 X 10 ^-7 W/m² ¿Cuál es su nivel de intensidad en decibeles?

5. El nivel de intensidad de un sonido es 30 db. ¿Cuál es su intensidad física?

6. Una persona aumenta el nivel sonoro de su voz de 20 db a 40 db ¿Cuántas veces aumentó la intensidad del sonido emitido?

7. Una persona se siente perturbada al escuchar un fuerte sonido debido a un disparo. Si el nivel de intensidad del sonido es de 110 dB y el sonido del disparo tiene una potencia de 1,3 W, halla:

a. La intensidad del sonido.

b. La distancia a la que se encuentra la persona del lugar donde se hizo el disparo.

8. El ladrido de un perro supone alrededor de 1 mW de potencia. Si esta potencia se distribuye uniformemente en todas las direcciones, ¿cuál es el nivel de intensidad sonora a una distancia de 6 m? 

9. Un sonido tiene un nivel de intensidad de 25 db ¿Cuál es su intensidad física?

10.  Dos estudiantes, Pedro y Juan, se encuentran con respecto al timbre de salida como se muestra en la fi gura. Si el timbre del colegio emite un sonido con una potencia de 1000 W, ¿cuál es la intensidad del sonido que experimenta cada estudiante debido al sonido del timbre? ¿Cuál es el nivel de intensidad del sonido experimentado por cada estudiante?

TALLER 6 – 3.

PROBLEMAS DE EFECTO DOPPLER

Realizar los siguientes problemas:

1. Un tren pasa frente a la estación con velocidad 35m/s. El silbato del tren tiene frecuencia 150 Hz. (a) Qué cambio en la frecuencia siente una persona parada en la estación cuando pasa el tren?

2. Un conductor viaja al norte con velocidad 30 m/s. Un auto policial que viaja al sur con velocidad 50 m/s, se acerca con su sirena emitiendo a una frecuencia de 1400 Hz. (a) Qué frecuencia observa el conductor cuando se acerca el auto policial?

3. La sirena de un camión de bomberos en reposo emite con una frecuencia de 350 Hz, calcula la frecuencia que percibe un ciclista con una velocidad de 15 m/s.

a) cuando el ciclista se acerca al camión

b) Cuando se aleja

4. Una ambulancia que lleva una velocidad de 45 m/s, y su sirena emite un sonido con una frecuencia de 420 Hz, se cruza con un automóvil que transita en sentido contrario con una  velocidad de 32 m/s. ¿Qué frecuencia percibirá el conductor del automóvil cuando se  aproximan los vehículos y cuando se alejan?

5. Una fuente sonora de 240 Hz se desplaza con velocidad de 80 m/s, acercándose a un receptor que está en reposo, calcula la frecuencia percibida por el receptor.

6. Una fuente y un receptor se acercan, cada uno con velocidad de 120 m/s, si la frecuencia de la fuente es de 250 Hz, ¿cuál es la frecuencia percibida por el receptor?

7. Una locomotora se desplaza a 42 m/s, su conductor observa que delante hay una persona que permanece quieta sobre la vía, por lo que decide accionar el silbato, cuya frecuencia es de 340 Hz. a. ¿Cuál es la frecuencia del sonido percibido por la persona que está sobre la vía, a medida que la locomotora se acerca?

b. ¿Cuál es la frecuencia del sonido percibido por la persona que está sobre la vía, a medida que la locomotora se aleja?   

c. ¿Cuál es la frecuencia del sonido que percibe el receptor si ambos se aproximan entre sí cada uno a una velocidad de 15 m/s?

8. Un observador se mueve a una velocidad de 24 m/s hacia un trompetista en reposo. El trompetista está tocando (emitiendo) la nota La (440 Hz). ¿Qué frecuencia percibirá el observador, sabiendo que v del sonido = 340 m/s?

9. Una fuente estacionaria emite una onda sonora de 400 Hz. Un objeto se acerca a la fuente estacionaria a 6 m/s. ¿Cuál es la frecuencia de la onda reflejada en el objeto?

10. Un silbato emite sonido de frecuencia 350 Hz se mueve con una máquina de tren a velocidad de 70 km/h. Un conductor se mueve  en la misma dirección pero en sentido contrario en un vehículo con una velocidad de 150 km/h acercándose al tren. Calcular la frecuencia del sonido escuchado por el conductor.

TALLER 7 – 1.

IMÁGENES EN ESPEJOS ESFERICOS

Resolver los siguientes problemas

1. Un objeto se coloca a 50 cm de un espejo cóncavo de 40 cm de distancia focal. Calcular la posición de la imagen analítica y gráficamente

2. Un objeto situado a 15 cm de un espejo cóncavo, se obtiene una imagen real de tamaño doble. ¿Cuál es la distancia focal del espejo?

3. A que distancia de un espejo cóncavo de 10 cm de distancia focal se debe colocar un objeto de 1 cm de altura para que su imagen sea tres veces mayor

4. Un objeto de 8 cm está colocado a 20 cm delante de un espejo de distancia focal 10 cm. Determinar

a. Tipo de espejo

b. Posición de la imagen

c. Aumento lateral

5. Un objeto de 5 cm de altura está situado a una distancia de 30 cm de un espejo esférico convexo de 40 cm de radio. Determinar la posición y el tamaño de su imagen

6. En un espejo esférico convexo la imagen que se forma de un objeto es:

7. Un espejo esférico cóncavo tiene un radio de curvatura de 1,2 m.

Determinar la posición y la altura de la imagen, de un objeto de 12 cm de altura, situado a una distancia de 1 m

8. Un espejo esférico cóncavo tiene un radio de curvatura de 0,6 m.

Determina la posición y el tamaño de la imagen de un objeto de 5 cm de altura situado a 0,25 m del espejo

9. Delante de un espejo esférico cóncavo de 30 cm de radio se coloca, a una distancia de 20 cm, un objeto de 6 cm de altura.

Calcula:

a. La distancia focal del espejo

b. La posición de la imagen formada

c. El tamaño aparente de la imagen

10. Responde el ejercicio anterior si el espejo fuese convexo en vez de cóncavo.