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FÍSICA 3/C
Primer Parcial
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Septiembre 19, 2008
1
2
3
Mat.:
Entregó.........hojas en total (incluída ésta).
Tres fuentes F1, F2, y F3, de frecuencia f e
P
intensidades I1=I2=I3=I0 están ubicadas como
muestra la figura. La fuente F1 está en fase con
F3, mientras que F2 les adelanta en fase (/2)
radianes (tomando cada una en su punto de
emisión).
F1
= 30º
La distancia entre cada par de fuentes vecinas es
λ/3. Las intensidades recibidas en P, provenientes
F2
de cada fuente por separado son: I1, I2, e I3,
respectivamente.
F3
a) Hallar la intensidad resultante (en función de
I0).
b) Repetir inciso (a), pero ahora: I1=I0, I2=2I0, e I3=4I0.
c) Hallar el valor del ángulo  para que el observador en P reciba el primer máximo lateral
de interferencia, si se quita la fuente F2.
d) ¿Qué se recibe en P si I1=I2=I3=I0, pero ahora las frecuencias de las tres fuentes son
distintas entre sí?
a) Demostrar la ecuación clásica para el efecto Doppler.
b) Un auto se acerca a un peatón quieto. El viento sopla a favor del movimiento del auto a
36Km/h. En esa situación, el peatón percibe que la frecuencia preponderante del motor
del auto es de 800Hz. Luego de haber pasado junto al peatón, el auto sigue alejándose
sobre la misma línea y a la misma velocidad, percibiendo ahora el peatón una frecuencia
de 720Hz. Hallar la velocidad del auto.
La intensidad de cierta onda sonora es de 80dB, y su frecuencia es de 2000Hz.
a) Hallar la amplitud de la sobrepresión.
b) Hallar la velocidad máxima de las partículas de aire.
c) Graficar S(x0,t). Puede hacerlo cualitativamente, pero indique sobre el gráfico valor
máximo y período.
El campo eléctrico de una OEM plana apunta según el eje +y, y se propaga hacia + x. Su
expresión para t=0 es:
6001  cos(0,2  x)

E y ( x,0)  

0

x 5
otros x
y sabiendo que el medio en el cual se propaga posee =0, =40,
a) Hallar la velocidad de propagación de la onda.
b) Escribir la ecuación para E(x,t) de la onda. Si no pudo resolver el inciso (a), suponga que
la onda se propaga en el vacío, de ahora en más.
c) Hallar la ecuación para B(x,t), e indique hacia dónde apunta el vector B.
d) Hallar u(x,t) y S(x,t), e indique hacia dónde apunta este último.
1.

x
a) Una onda sonora tiene la siguiente expresión para la sobrepresión, en t=0: p( x, 0)  p0e 4
(sistema internacional de unidades). El desplazamiento inicial en el origen es  (0, 0)  0 . La
onda se propaga hacia –x con c=340m/s. Determinar:
i) La velocidad v ( x, t )
ii) El desplazamiento  ( x, t )
iii) La corriente de energía i ( x, t ) , en Watts, para un tubo de 1m2 de área.
b) Un vendedor asegura que la potencia de salida de audio de un equipo es de 110 Watt. Al
probar el sistema (suponga que el parlante puede considerarse como una fuente puntual), se
encuentra que es posible acercarse hasta 1,3 m del equipo, funcionando éste a todo volumen,
antes de que el sonido lastime los oídos. Estime si los datos que ofrece el vendedor son
correctos o no, sabiendo que el umbral de dolor es de 120dB y el umbral de audición es de
10-12W/m2.
2. Dos altavoces idénticos emiten uniformemente en todas direcciones con una potencia de
salida de 1 mW cada uno de ellos, y con una frecuencia de 680 Hz. Un punto P está
situado a 2 m de uno de los altavoces, y a 3 m del otro (c=340 m/s).
a) Halle las intensidades I1 e I2 de cada señal en el punto P.
b) Si los altavoces se alimentan coherentemente y en fase, ¿cuál será la intensidad
resultante en el punto P?
c) ¿Y si los altavoces vibran en oposición de fase?
d) Si los altavoces se alimentan incoherentemente, ¿cuál es la intensidad resultante en el
punto P?
3. Una locomotora viaja a 36 km/h en la misma vía y detrás de otra que viaja a 108 Km/h.
Ambas están tocando su bocina de 1000Hz. Suponga que no hay viento. Calcule:
a) La frecuencia de la señal de la locomotora de atrás, captada por el conductor de la
locomotora de adelante.
b) La frecuencia de la señal de la locomotora de adelante, captada por el conductor de la
locomotora de atrás.
La cuerda inextensible de
peso despreciable
T
c

Tipo de onda: transversal
Medio:
no
dispersivo
Perturbación:
(x,t) es el vector posición
de cada punto, respecto de
su posición de equilibrio.
Energías
iU(x,t)=-T/xv
[W]
U=½ T(/x)2+½ v2
[J/m]
El tubo infinito con gas a
presión P0
c
1
K ad 
Tipo de onda: longitudinal
Medio:
no dispersivo
Perturbaciones:
(x,t) es el vector posición
de cada punto, respecto de
su posición de equilibrio.
p(x,t) sobrepresión
1 
p
K ad x
Energías
S=JU(x,t)=pvi
[W/m2]
uU=½ Kadp2+½ v2
[J/m3]
I= ½pmáxvmáx
[W/m2]
(sólo para ondas
armónicas)
I(dB)=10log[I(W)/I0]
I0=10-12W/m2
TABLA DE FÓRMULAS 1
Ondas longitudinales en
Ondas electromagnéticas
un sólido en forma de
planas en el vacío
barra
1
c
E
0 0
c

Tipo de onda: transversal
Tipo de onda: longitudinal
Medio:
no
Medio:
no
dispersivo
dispersivo
Perturbaciones:
Perturbaciones:
(x,t) es el vector campo
(x,t) es el vector posición
eléctrico.
de cada punto, respecto de
(x,t) es el vector campo
su posición de equilibrio.
magnético
(x,t) tensión normal
c

E
x
Energías
S=JU(x,t)=-vi
[W/m2]
uU=½ 2/E+½ v2
[J/m3]
I= ½máxvmáx
[W/m2]
(sólo para ondas
armónicas)
Energías
S=JU(x,t)=EB/0
[W/m2]
2
uU=½ 0 / +½ B2/0
[J/m3]
I= ½E0B0/0
[W/m2]
(sólo para ondas
armónicas)
Ondas electromagnéticas
guiadas por una línea ideal
1
LC
Tipo de onda: transversal
Medio:
no dispersivo
Perturbaciones:
v(x,t) es el voltaje entre los
dos conductores.
i(x,t) es la corriente en los
conductores
L
Z0 
v  iZ 0 ;
C
Efecto Doppler
Para
ondas
mecánicas
(fuente y observador en
 c  v M  vO 
fO  f F 

 c  vM  v F 
línea)
c
Para OEM (fuente y
observador en línea)
c  vF
c  vF
Doppler Transversal
fO  f F
fO  f F 1 
v F2
c2