En el esquema de la figura se representa un resorte, en el interior de un tubo de paredes lisas, con uno de los extremos unido al extremo O del tubo y el otro a una masa m=100 g, que puede deslizar dentro del tubo. La constante elástica del resorte k=20 N/m, su longitud es de 10 cm y su masa despreciable. Hacemos girar el tubo, que está en un plano horizontal (XY), en torno a un eje perpendicular que pasa por O con velocidad angular constante ω=3 rad/s en sentido antihorario. a) Calcular la deformación del resorte. b) Si desplazamos la masa desde la posición del apartado a) determinar la frecuencia angular de la oscilación resultante. c) Si el desplazamiento del apartado b) se realiza cuando el tubo pasa por la posición del eje X y es de 3cm determinar la posición de la masa cuando el tubo coincide con la dirección del eje Y. Problema de Movimiento Oscilatorio.
¿Cuál habrá de ser el esfuerzo (fuerza por unidad de área) de un hilo estirado de determinado material cuyo módulo de Young es E, con objeto de que la velocidad de las ondas longitudinales sea igual a 10 veces la velocidad de las ondas transversales? Problema de Movimiento Ondulatorio.
Un coche se acerca en línea recta hacia un observador. Cuando se encuentra a 1 km de distancia de éste toca el cláxon, y el observador percibe un sonido de 704 Hz. En ese mismo instante el coche empieza a frenar con una aceleración de 0.5 m/s 2 . Cuando el coche se para el observador ha percibido un aumento de sensación sonora de 20 decibelios respecto a la percibida en el instante inicial. ¿Cuál es la frecuencia real del sonido? Problema de Movimiento Ondulatorio.
Calcular la longitud máxima de un tubo de cobre que puede colgar sin romperse por uno de sus extremos. Densidad del cobre: ρ=8.9 g/cm3; esfuerzo tensor de rotura: 30 kg/mm2 Problema de Propiedades Elásticas de los Sólidos.
Un cubo de gelatina de 30 cm de arista tiene una cara sujeta, mientras que a la cara opuesta se le aplica una fuerza tangencial de 1 N. La superficie a la que se aplica la fuerza tangencial se desplaza 1 cm. a) ¿Cuál es el esfuerzo cortante? b) ¿Cuál es la deformación unitaria por cizalladura? c) ¿Cúal es el módulo de rigidez? Problema de Propiedades Elásticas de los Sólidos.
El ángulo límite entre el aire y una lámina de vidrio es 41o49´. Calcular el ángulo límite entre dicha lámina y el agua. ¿Cuál es el índice de refracción del vidrio? Indice de refracción del agua: . Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.
En el aparato de la figura, la longitud de cada una de las dos ramas del tubo mide l=10 m y la frecuencia del sonido puro emitido por el diapasón F es ν=500 s-1. Si la temperatura del aire en la rama superior se mantiene constante e igual a 0oC y la del aire en la rama inferior se va elevando progresivamente por encima de dicho valor se pide: a) temperatura del aire en la rama inferior a la que se producirá el primer mínimo de intensidad a la salida O del tubo; b) si se calienta el aire de la rama inferior desde 0o hasta 100oC, determinar el número de máximos y de mínimos que se producirán durante el proceso en la intensidad percibida a la salida O del tubo, así como las temperaturas a las que se producen . Velocidad del sonido en el aire (a 0 oC) v=330 m/s. Problema de Interferencias.
Una película delgada de agua (n=1.33) situada sobre una superficie de vidrio plana (n=1.50) es iluminada por un haz de luz que incide normalmente. La luz del haz es monocromática, pero la longitud de onda puede variarse. Al variar su longitud de onda de forma continua, la intensidad reflejada cambia de un mínimo λ=530 nm a un máximo a λ=795 nm. ¿Cuál es el espesor de la película? Problema de Interferencias.
Un tubo abierto por ambos extremos emite como sonido fundamental el de 435 s-1 de frecuencia cuando se acciona por una corriente de aire. Cuando se acciona con una corriente de CO2 se observa que el sonido fundamental emitido es un poco más grave que el fundamental producido por otro tubo abierto por ambos extremos accionado por aire y cuya longitud es 11 cm mayor, produciéndose por interferencia entre ambos sonidos 120 pulsaciones por minuto. Calcular la velocidad del sonido en el anhídrido carbónico sabiendo que en el aire, en las condiciones de la experiencia, es 340 m/s. Problema de Interferencias.
a) ¿Cuál es la longitud de onda que experimentará una desviación de 20o en el espectro de primer orden producido por una red de difracción que tiene 6000 rayas/cm? b) ¿Cuál es la desviación en el espectro de segundo orden de esta longitud de onda? Problema de Difracción.
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