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Fenómenos ColectivosTarea 6A entregar: viernes 12 de octubre de 2012Nota: las preguntas valen 5 puntos y los problemas 10 puntos.PREGUNTASQ21. ¿Por qué el sonido no se propaga por el vacío?Q22. Dé una explicación cualitativa de por qué la velocidad del sonido en elplomo es menor que en el cobre.Q23. ¿De veras se oye mejor cuando cantamos bajo la regadera? De ser así,¿Cuáles son las razones físicas?Q24. Está de pie en medio de la carretera y un autobús viene hacia ustedaunavelocidadconstante,conelclaxonsonando.DebidoalefectoDoppler,¿Aumenta, disminuye o se mantiene constante el tono del claxon?PROBLEMASP31. Una columna de soldados, que marcha a 120 pasos por minuto, mantieneel ritmo con la música de una banda a la vanguardia. Se observa quelos hombres de la retaguardia avanzan con el pie izquierdo cuando los de labanda lo hacen con el derecho. ¿Qué longitud aproximada tiene la columna?P32. Está de pie a una distancia D de una fuente isotrópica de ondas sonoras.Camina 51.4m hacia la fuente y observa que la intensidad de ellas se haduplicado. Calcule la distancia D.P33. Una onda sonora de 42.0cm de longitud de onda entra en el tubo dela Figura 1. ¿Cuál debe ser el radio más pequeño r para que se escuche unmínimo en el detector?P34. En la Figura 2 se incluye un interferómetro acústico, aparato que sirvepara demostrar la intererencia de las ondas sonoras. S es una fuente sonora(un altavoz, por ejemplo) y D un detector de sonido como el oído o unmicrófono. Puede modificarse la trayectoria de SBD, pero la trayectoria SADestá fija. El interferómetro contiene aire y se comprueba que la intensidad1

del sonido tiene un valor mínimo de 10µW/cm 2 en una posición de B y quecontinuamente se eleva a un valor máximo de 90µW/cm 2 en una segundaposición a 1.65cm de la primera. Calcule:(a) La frecuencia del sonido emitido de la fuente.(b) La amplitud relativa de las ondas que llegan al detector en las dosposiciones de B.(c) ¿Cómo puede ser posible que las ondas tengan diferente amplitud, teniendoen cuenta que se originan en la misma fuente?P35. En la Figura 3, una varilla R está sujeta en su centro con una prensa; undisco D en su extremo se introduce en un tubo de vidrio que tiene picadurade corcho distribuida en su interior. Un émbolo P está en el otro extremo. Sehace vibrar la varilla longitudinalmente y se mueve el émbolo hasta que lapicadura forma un patrón de nodos y antinodos (forma bordes bien definidosen los antinodos de presión). Si conocemos la frecuencia f de las vibracioneslongitudinales en la varilla, una medición de la distancia promedio d entreantinodos sucesivos determinan la velocidad del sonido v en el gas del tubo.Demuestre que v =2fd... Este es el método de Kundt para determinar lavelocidad del sonido en varios gases.P36. La Figura 4 muestra un transmisor y un receptor de ondas contenidasen un solo instrumento. Sirve para medir la velocidad V de un objeto blanco(representado como una placa plana) que se dirige hacia la unidad, analizandolas ondas reflejadas en él.(a) Aplique dos veces las ecuaciones de Doppler: primero con el blancocomo observador y luego con el blanco como fuente; después demuestreque la frecuencia f r de las ondas reflejadas en el receptor se relacionacon su frecuencia de fuente f s por medio dedonde v es la velocidad de las ondas. v + Vf r = f s , (1)v − V2

(b) En muchas situaciones concretas, V v. En este caso, pruebe que laecuación anterior se convierte enf r − f sf s= 2V v . (2)Figura 1: Problema 33.Figura 2: Problema 34.3

Figura 3: Problema 35.Figura 4: Problema 36.4