Física I

En el laboratorio, un alumno realiza una serie de experimentos de movimiento oscilatorio. Las mediciones son de posición, velocidad y aceleración de un bloque de 2 kg unido a un resorte. Con las prisas, el alumno olvida colocar el eje de tiempos en todas las gráficas que se lleva a casa, así como el eje vertical en la gráfica de la posición. Ayuda al alumno a terminar de resolver su práctica, donde tiene que determinar: a) el período y la amplitud del movimiento oscilatorio; b) la ecuación de la posición del móvil en función del tiempo y la constante de recuperación del resorte; c) el primer instante de tiempo en que la energía cinética queda reducida a la mitad; d) a continuación el sistema se introduce en un medio viscoso, y se observa que el período del movimiento pasa a ser 1,3 s. ¿Cuánto tiempo tiene que transcurrir para que la amplitud de las oscilaciones se reduzca a la milésima parte?

Problema de Movimiento Oscilatorio. Aparece en la convocatoria de ENE2020.

Un bloque de 600 g se suelta en la posición A, desliza a lo largo del plano inclinado 45º hasta B, a continuación describe el bucle BCDEB, desliza a lo largo del plano horizontal BF y finalmente comprime un muelle de constante k=500 N/m cuyo extremo libre dista 60 cm de B. a) Calcular la máxima deformación del muelle, sabiendo que h=2.5 m, el radio del bucle r=0.5 m, y el coeficiente dinámico de rozamiento en el plano horizontal BG e inclinado AB es de 0.3. Se supone que no hay rozamiento en el bucle. b) Hallar la reacción en la posición D; c) a continuación se cuelga ese mismo muelle verticalmente de uno de sus extremos llevando en el otro un peso de 1000 N. A partir de la posición de equilibrio se estira el muelle 10 cm y se le deja en libertad en un medio que ofrece una resistencia de 2.5v en N, siendo v la velocidad del peso suspendido en el muelle. ¿De qué tipo de amortiguamiento se trata? d) Escribe la ecuación del movimiento de la masa, suponiendo que el desfase inicial es nulo; e) si además sometemos al resorte a una fuerza exterior de 25·104cosωt dinas, calcula la amplitud de las oscilaciones en función de ω y la amplitud máxima.

Problema de Movimiento Oscilatorio. Aparece en la convocatoria de SEP2004.

En un tubo de longitud 2 m, cerrado por uno de sus extremos, se introduce agua hasta una altura de 85 cm. Se coloca un diapasón de frecuencia 382 Hz en el extremo abierto del tubo y se observa un pitido agudo de resonancia. La temperatura a la que se hace la observación es de 40 ºC. a) Determinar el armónico al que corresponde dicha frecuencia así como su frecuencia fundamental; b) si la amplitud de la onda es de 50 cm, determinar la relación de intensidades promediadas en el tiempo entre el punto medio del tubo (a 1 metro de cada extremo) y el punto a 25 cm de extremo superior abierto; c) determinar qué otras alturas de agua dan lugar a pitidos intensos, es decir, condiciones de resonancia, con éste diapasón.
Dato: velocidad del sonido a T=20 ºC: 340 m/s.

Problema de Movimiento Ondulatorio. Aparece en la convocatoria de JUN2007.

a) Escribir la ecuación diferencial de una onda. Indicar de qué parámetros depende la velocidad de propagación en los siguientes casos:
De las ondas longitudinales y transversales en un medio material sólido,
De las ondas longitudinales de un fluido en un tubo,
De las ondas transversales de una cuerda fija en un extremo.
b) Explicar qué es una onda longitudinal y una onda transversal.
c) En una onda armónica describa la “velocidad de propagación” de una onda y la “velocidad de movimiento de las partículas de un medio material” en el que se propaga la onda.

Cuestion de Movimiento Ondulatorio.

Una paracaidista lleva un generador y un detector de ondas para determinar y poder controlar la rapidez del descenso. Cuando está próxima al suelo y cae con la velocidad terminal, su generador emite un tono estacionario cuya frecuencia es 60 veces la frecuencia del sonido fundamental de un alambre de 2 m de longitud y 100 g de masa que está sometido a una tensión de 73.47 kg y tiene sujetos sus extremos. El punto medio del alambre tiene una amplitud de 2 cm. Si el detector de la paracaidista indica 100 pulsaciones/s y ese día el aire estaba a 18 oC y su velocidad era de 2 m/s formando un ángulo de 120o con la dirección de caída, determinar: a) la frecuencia del sonido fundamental del alambre; b) la energía cinética máxima del alambre; c) la velocidad terminal de caída de la paracaidista; d) la frecuencia de las ondas que se reflejan en el suelo. Velocidad del sonido a 10 oC y con viento en calma: 340 m/s.

Problema de Movimiento Ondulatorio. Aparece en la convocatoria de JUN2002.