ejercicios prácticos del sonido

hola nenis

En la entrada de hoy, vamos a resolver ejercicios  sobre luz y sonido que todos hemos experimentado alguna vez. Se trata de observar la diferencia de tiempos entre la llegada de la luz y la del sonido en unos fuegos artificiales. Debido a la diferencia de velocidad de la onda sonora y la onda de luz, 330 m/s la primera y 299708 km/s la segunda.

Problema 1

Si un cohete de un fuego artificial explota a 350 metros de donde nos encontramos. ¿Con cuánto retardo oiremos la explosión respecto a cuando le vemos explotar?

Aplicamos la fórmula de la velocidad -> v = e/t  y despejamos el tiempo -> t.v = e ; t =e/v

Tiempo en llegar la luz = e/v = 350/299708000 ; t= 0,00000116 s

Tiempo en llegar el sonido = e/v = 350/330;  t = 1,06 s

Como nos piden la diferencia restamos ambos tiempos:

dif.luz y sonido = 1,06 - 0,00000116; dif = 1.059998 sg

Problema 2

Una onda sonora tiene un periodo de 1/3 de segundo y una longitud de onda de 110 metros. ¿Cuál será la velocidad de propagación de la onda?
Hemos visto en posts anteriores que la velocidad de propagación de una onda es

v = λ / T = 110 m/0,3333; v= 330 m/sg
El resultado se corresponde a la velocidad del sonido.

Problema 3

El sonido de una campana, tarda 2 segundos en llegar a una persona. ¿Cuál es la distancia que separa la campana de la persona?

v= e/t -> e = v x t

e = 330 m/s x 2 s;  e= 660 metros

Problema 4

El espectro audible humano es capaz de oír desde ondas graves de 20 Hz hasta ondas agudas de 20 kHz. ¿Cuál será el T y la λ de estas ondas límites?

Velocidad del sonido a 0ºC = 330 m/s

· Onda aguda de frecuencia 20 kHz (Hz =1/sg)
Periodo -- T = 1/f ; T=1/20000Hz; T= 0,00005 sg
Longitud de onda -- v = λ / T = 330 m/s; v= λ/0,00005; λ = 330 x 0,00005; λ = 0,165 m

· Onda grave de frecuencia 20 Hz (1/sg)
Periodo -- T = 1/f ; T= 1/20Hz; T = 0,05 sg
Longitud de onda -- v = λ/T = 330 m/s;  v= λ/0,05; λ = 330 x 0,05; λ = 16,5 m

Problema 5

Una onda sonora tiene un periodo de 1/3 de segundo.
a) ¿Cuál será la velocidad de propagación de la onda si viaja a 0ºC?
b) ¿Esta onda puede oírla el ser humano?
c) Dibujar la onda sonora tanto en un gráfico Presión- tiempo, como en un gráfico Presión distancia, teniendo en cuenta que la amplitud de la onda es 0,1 atm.

a) v = λ/T; v= 330 m/s
b) para que pueda oírse f = [20 Hz - 20000 Hz]
f = 1/T = 1/0,3333 = 3 Hz, No está en el rango audible humano ,
c) Para dibujar la onda, necesitamos calcular λ -- v = λ/T; λ = 330 m/s x 0,33 s; λ = 110 m

Problema 6

Una onda sonora se desplaza por el aire a una temperatura de 20º C con una velocidad de 343 m/s, si su periodo es 0,025 segundos, Calcular:
a) La frecuencia de la onda.
b) ¿Pensáis que es un sonido grave o agudo? Razona la respuesta.
c) La longitud de onda.
d) Después de emitirse el sonido, una persona lo recibe a 300 metros, ¿Cuántos ciclos habrá realizado la onda? ¿Y cuanto tiempo habrá tardado en llegar?

a- La frecuencia de la onda será 1/T;  f= 1/0,025sg;  f= 40 Hz
b- observamos que es un sonido grave, porque está mucho más próximo al límite audible grave (20 Hz ) que al agudo (20000 Hz)
c- La longitud de onda la obtenemos de la fórmula de la velocidad:  v = λ / T 
343 m/s = λ / 0,025; λ = 343 x 0,025; λ = 8,575 m

d- 

1c------------8,575m

xc------------300m

300 x 1 = 8,575 x ; x= 300/8,575;  x= 35 ciclos

El tiempo en cumplirse estos ciclos será: t = Nº ciclos x; t =35 x 0,025 s; t =0,875 sg 

Problema 7

Una onda sonora aguda se propaga por el aire a 20 ºC con una frecuencia de 15kHz, una amplitud de 3 atm de presión y una velocidad de 343 m/sg.
a) Dibujar la onda en un diagrama presión-tiempo y en otro presión-distancia.

b) Si la onda recorre 2000 ciclos hasta ser oída. ¿A qué distancia se encuentra el oyente?
c) ¿Y cuánto tiempo tarda en llegar al oyente?

a-

b-                                                       1c------------0,0226 m

2000c--------x m

x = 2000 · 0,026; x = 45,2 m

c-                                                       1c-----------0,000066 sg

2000c-----------x sg

x = 2000 · 0,000066; x= 0,13 sh