Fisica General Burbano

PROBLEMAS 393
74. Una sala tiene un tiempo de reverberación de 3 s. Se construyen
en el suelo unos bancos, del mismo material que el resto de la sala,
que disminuyen el volumen en un 2% y aumentan la superficie total en
un 15%. Calcular el nuevo tiempo de reverberación.
75. Calcular la longitud de onda de la 3
en el aire a 0 °C (velocidad
de propagación del sonido = 330 m/s) y a 20 °C (c = 340 m/s).
76. Teniendo en cuenta que la frecuencia del la 3
es de 440 Hz, determinar
la frecuencia de la nota do de las cinco primeras escalas.
77. Determinar qué nota es la que tiene por tono 950,4 Hz.
78. Calcular la frecuencia del sonido fundamental emitido por una
cuerda de 1 m de longitud y 1 mm de diámetro, cuya densidad es
2 g/cm 3 y está tensa por un peso de 9 231,6 g.
79. Una cuerda está estirada por un peso de 1 kp. Calcular el peso
que debe tensar a otra cuerda de la misma sustancia, la misma longitud
y doble radio para que emita la octava aguda de la que produce la primera.
Se supone que ambas emiten el sonido fundamental.
80. Una cuerda de 1 m de larga, fija por sus dos extremos vibra en
su tercer armónico. La amplitud de vibración de un vientre es 3 mm. La
velocidad de las ondas transversales en esta cuerda es de 100 m/s. Escribir
la ecuación correspondiente a esta onda.
81. Se observa que una cuerda tensa vibra con una frecuencia de
30 Hz en su modo fundamental cuando sus extremos, fijos, están separados
una distancia de 60 cm. La amplitud del antinodo (vientre) es de
3 cm. Determinar: 1) La ecuación de onda de la onda estacionaria que
tiene lugar en las condiciones descritas. 2) La velocidad de propagación
de una onda transversal en dicha cuerda. 3) La velocidad máxima del
punto medio de la cuerda.
82. Una cuerda de guitarra, de longitud L = 1 m, vibra estacionariamente
en su modo fundamental con una amplitud en el punto medio
de 3 mm. La velocidad de propagación de las ondas en esta cuerda es
880 m/s. Determinar la ecuación de la onda. Tomar el origen para la
posición en un extremo de la cuerda, y para el tiempo en el instante de
máximo desplazamiento transversal de los puntos de la cuerda.
83. El movimiento de una cuerda tensa de 1 m de longitud, con
sus extremos fijos, corresponde a una onda estacionaria dada por la
ecuación escrita en el SI: y (xt) = 10 – 2 sen 3px cos wt, si la velocidad de
propagación de estas ondas es de 10 m/s. Determinar: 1) Su longitud
de onda. 2) El número de nodos de la onda estacionaria. 3) Completar
su ecuación calculando w.
84. Calcular la frecuencia de los sonidos emitidos por un tubo
abierto y otro cerrado de 1 m de longitud, produciendo el sonido fundamental.
Se supone que la velocidad del sonido en el aire es 340 m/s.
85. Calcular la longitud de un tubo abierto que lleno de aire y a
0 °C (c = 330 m/s) emite como sonido fundamental el do 3
.
86. En la experiencia de la figura el diapasón emite el la 3
. La longitud
L del tubo que produce la resonancia es 19 cm. ¿Qué velocidad de
propagación tiene el sonido? ¿A qué temperatura está el ambiente durante
la experiencia? DATOS: Frecuencia del la 3
: 440 Hz. Velocidad del
sonido en el aire a 0 °C: 330 m/s.
87. Un tubo de 1 m de largo está cerrado por uno de sus extremos.
Un alambre estirado se coloca cerca del extremo abierto. El alambre tiene
0,3 m de largo y una masa de 0,01 kg. Se sostiene fijo en sus dos extremos
y vibra en su modo fundamental. Pone a vibrar a la columna de
aire en el tubo con su frecuencia fundamental por resonancia. Encontrar:
1) La frecuencia de oscilación de la columna de aire. 2) La tensión
del alambre. Velocidad del sonido en el aire, 340 m/s.
88. Deseamos conocer el módulo de Young (E) de un metal. Tallamos
una varilla y la colocamos como vibrador de un tubo de Kundt. Conocemos:
la longitud de la varilla del metal (L), la distancia entre nodo y
nodo en el aire del tubo (L′), la densidad del metal (r), la temperatura
del ambiente (t), la velocidad del sonido en el aire a 0 °C (330 m/s) y el
coeficiente de dilatación de los gases (1/273,16 °C – 1 ). Determinar la fórmula
de E, en función de los datos del problema.
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G) INSTRUMENTOS MUSICALES
Problema XVII-86.
H) PERCEPCIÓN DEL SONIDO
89. Calcular en decibeles la sonoridad del sonido percibido en las
proximidades de una persona hablando en voz baja (la intensidad es
100 veces mayor que la intensidad umbral).
90. Determinar el nivel sonoro en los diversos casos del problema
59.
91. La bocina de un coche se oye hasta una distancia de 1 km.
1) Calcular la sensación sonora a 100 m. 2) Calcular el número de bocinas
iguales que habría que juntar para que a 100 m la sensación sonora
fuera 60 dB.
92. A 10 m de distancia la sonoridad de una sirena de un barco es
de 60 dB y el valor umbral de la intensidad para su frecuencia es de
10 – 12 W/m 2 . Calcular: 1) La sonoridad a 1 km de distancia. 2) Distancia
a la que la sirena deja de ser audible.
93. El nivel sonoro de una persona en las proximidades de nuestro
oído es 80 dB. Calcular el número de personas que serían necesarias
para que gritando en las proximidades de una lámpara de incandescencia
de 100 W de consumo la mantuviesen encendida, suponiendo que
toda la energía acústica, que atraviesa en 1 s a 1 m 2 , fuese transformada
adecuadamente en energía eléctrica. (Potencia del sonido umbral:
10 – 12 W/m 2 .)
94. En un campo de fútbol hay 10 000 espectadores que gritan, en
un momento de emoción, la palabra «gol». Si emplean 2 s en un grito y
la sonoridad a la misma distancia de cada emisor es 80 dB, determinar
la energía transmitida por el aire a través de 1 cm 2 . (Potencia del sonido
umbral: 10 – 12 W/m 2 .)
95. Un foco sonoro emite un sonido de 500 Hz tal que la sonoridad
a 1 m del foco es de 60 dB. Siendo la densidad del aire en las condiciones
de la experiencia de 1,27 kg/m 3 y la velocidad del sonido de
340 m/s, calcular: 1) La impedancia acústica del aire. 2) La potencia
sonora emitida por el foco. 3) El aumento máximo de presión en un
punto a 2 m del foco. 4) La amplitud de la oscilación de las moléculas a
2 m del foco.