ONDAS LONGITUDINALES

ONDAS LONGITUDINALES

Una onda longitudinal es una onda mecánica en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales reciben también el nombre de ondas de presión u ondas de compresión. Algunos ejemplos de ondas longitudinales son el sonido y las ondas sísmicas de tipo Pgeneradas en un terremoto.

En teoría de campos también pueden existir ondas no mecánicas de tipo longitudinal, aunque las ondas electromagnéticas son siempre ondas transversales nunca longitudinales debido a que el fotón es una partícula sin masa.

PROBLEMAS

1.Una onda longitudinal se propaga a lo largo de un resorte horizontal en el sentido negativo del eje de las x, siendo 20 cm la distancia entre dos puntos que están en fase. El foco emisor, fijo al resorte, vibra con una frecuencia de 25 Hz y una amplitud de 3 cm (se supone que no hay amortiguamiento). Encontrar: a) La velocidad con que se propaga la onda. b) La ecuación de onda sabiendo que el foco emisor se encuentra en el origen de coordenadas y que en t = 0, y(x, t) = 0. c) La velocidad y aceleración máximas de una partícula cualquiera del resorte.

a) La velocidad de propagación de la onda es: v = ln = 20×10-2×25 = 5 ms-1

b) Al ser A = 3×10-2 m y n = 25 Hz, la ecuación de onda escrita en el SI es:

c) La velocidad de un punto cualquiera del resorte vale:

y la aceleración de un punto cualquiera del resorte:

2.Dos movimientos ondulatorios coherentes de frecuencia 640 hertz, se propagan por un medio con la velocidad de 30 ms^-1. Hallar la diferencia de fase con que interfieren en un punto que dista de los orígenes de aquellos respectivamente 25,2 y 27,3 m.

La función de onda de cada movimiento viene dada por:

La diferencia de fase entre estos dos movimientos será entonces:

PROBLEMAS TIPO ICFES

1. Una persona que oye la nota emitida por el mismo percibe un nivel de presión de 64 dB. Calcular la longitud de onda, escribir la ecuación de onda y determinar la intensidad de la onda en W/m2. Densidad del aire  = 1,29 g/litro. Velocidad de propagación del sonido v = 344 m/s.

a. 1m, p= 3.98 2·10 cos(6.0 660.3), 2,5·10 W/m2

b. 1.56 m, p= 3.20 2·10 cos(5.0550.4 ), 2.26·10 W/m2

c. 1.25 m, p=3.17 2·10 cos(5.0 550.4 ), 2.26·10 W/m2.

d. 1.35 m, P= 3.45 2·10 cos(6.0 660.3), 2,5·10 W/m2

2. Una fuente sonora isótropa produce un nivel de intensidad de 65 dB a 1 m de distancia. Las condiciones ambientales son densidad del aire 1.27 kg.m-3 y velocidad del sonido 340 m/s. Calcular (a) la potencia emitida por la fuente; (b) el valor máximo de la presión de la onda sonora a 2 m de la fuente ¿Cuál es el valor rms correspondiente?. Umbral de percepción de intensidad I0= 10-12 W·m-2

a.  4·10*-5W, 2.61·10*-2 Pa, 1.85·10*-2 Pa.

b.  5·10*-5W, 3.55·10*-2 Pa, 1.85·10*-2 Pa

c.  4·10*-5W, 3.55·10*-2 Pa,  1.98·10*-2 Pa

d.  5·10*-5W, 2.61·10*-2 Pa,  1.98·10*-2 Pa

.