Problema

Un observador en reposo frente a una vía férrea tarda 5 s en oir el silbido de una locomotora, distante y en reposo, con un tono continuo de 300 ciclos/segundo. Al cabo de ese tiempo el tono del sonido se va haciendo más agudo, llegando en 10 s más a ser de 330 ciclos/segundo y permaneciendo otra vez constante.
a) Explicar la causa de los fenómenos descritos; b) calcular la posición, aceleración media y velocidad final de la locomotora.

Problema de Movimiento Ondulatorio.

Una varilla de latón de 80 cm de longitud y sección recta circular de 6 mm de diámetro se encuentra sometida a fuerzas de compresión en sus extremos que le producen un acortamiento de 2 mm. a) ¿Cuál es la magnitud del esfuerzo compresor a lo largo de la varilla? b) ¿Cuál es la fuerza compresora en los extremos de la varilla? c) ¿Qué expansión transversal unitaria experimenta la varilla? Módulo de Young del latón: E=10.4·10¹⁰ N/m²; coeficiente de Poisson: μ=0.37

Problema de Propiedades Elásticas de los Sólidos.

Un anillo homogéneo de densidad ρ gira en su propio plano alrededor de un eje normal al mismo que pasa por su centro, con una velocidad lineal v. Determinar el esfuerzo de tensión a que está sometido el material del anillo en función de la citada velocidad v. Como aplicación numérica determinar la velocidad máxima a que podrá girar un anillo de hierro de densidad 7.8 g/cm³ si la tensión de rotura es de 4·10³ kp/mm².

Problema de Propiedades Elásticas de los Sólidos.

Una de las caras de un paralelepípedo de vidrio, de índice de refracción n_v=1.5, está en contacto con agua según se indica en la figura. Calcular el ángulo de incidencia máximo con que un rayo luminoso debe llegar a la cara AB del paralelepípedo para que después se refleje totalmente sobre la cara BC en contacto con el agua. Indice de refracción del agua:

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

Una experiencia consiste en una fuente S y un detector D separados una distancia de 600 m, equidistantes de un eje transversal AO. La fuente S emite ondas sonoras (v=340 m/s) de frecuencia ν=100 Hz. a) En una primera parte de la experiencia, las ondas que salen de S llegan a D por dos caminos diferentes: directamente, y después de reflejarse en una pared P. Esta se sitúa primero en una posición P₁ y después en una posición diferente P₂, para las cuales se obtiene en D respectivas situaciones de mínimo de intensidad, habiéndose observado además entre ambas posiciones 100 situaciones de máximo de intensidad. Si la distancia entre la pared en la posición P₁ y la recta SD es de 361.8 m, ¿cuál es el espacio entre las posiciones P₁ y P₂ de la pared? b) En una segunda parte de la experiencia se elimina la onda directa que llega al detector, colocando un obstáculo en el camino SD, de forma que a D sólo llegan ondas después de rebotar en la pared P. Se quiere además que la pared alcance diferentes posiciones, para lo cual se da a la pared un movimiento uniformemente acelerado con a=2 m/s². En estas condiciones, en una posición P₁ de la pared se obtiene en D una frecuencia de ν´=92.3 Hz. Calcular la frecuencia ν₁ percibida por el observador O colocado en el centro de la pared en esta posición P₁. Si para una posición P₂ se tiene que P₁P₂=100 m, calcular la frecuencia ν₂ observada por O en la nueva posición P₂.

Problema de Interferencias.

Para reducir la reflexión en la superficie del cristal, las lentes van, a menudo, recubiertas de películas delgadas de sustancias transparentes como F₂Mg (n=1.38). ¿De qué espesor debe ser esta película para producir una reflexión mínima en el centro del espectro visible 550 nm? n_cristal=1.5.

Problema de Interferencias.

Una cuerda de piano está hecha de acero y tiene 50 cm de longitud y 5 g de masa, estando sometida a una tensión de 400 N. a) ¿Cuál es la frecuencia de su vibración fundamental? b) ¿Cuál es el número del armónico más alto que puede ser oído por una persona capaz de percibir frecuencias hasta de 10000 s^-1?

Problema de Interferencias.

Utilizando una red normal de difracción de 3200 líneas/cm y luz monocromática de 550 nm que incide normalmente: a) ¿a qué ángulos se producen los máximos? b) si el máximo de tercer orden de esa radiación coincide con el máximo de cuarto orden de la luz violeta, ¿cuál es la longitud de onda de la luz violeta?

Problema de Difracción.

Dos espejos planos A y B están en contacto a lo largo de sus aristas formando un ángulo de 45^o como se indica en la figura. Se coloca un objeto puntual P a lo largo de la bisectriz del ángulo de los dos espejos. Dibujar un diagrama para localizar gráficamente: a) la imagen de P en el espejo A (P´_A) y en el espejo B (P´_B); b) la imagen de P´_A dada por el espejo B y la de P´_B dada por el espejo A; c) determinar el número total de imágenes que se forman.

Problema de Óptica geométrica.

Se dispone de tres lentes delgadas, convergentes, iguales, de distancias focales 20 cm, alineadas sobre un eje común y separadas una de otra 30 cm. Hallar dónde se formará la imagen final de un objeto pequeño, situado en el eje 60 cm a la izquierda de la primera lente.

Problema de Óptica geométrica.