NO ME SALEN
EJERCICIOS RESUELTOS DE FÍSICA Y BIOFÍSICA
Ondas

 

Ejercicio 1.9 - a) Determine la amplitud, frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación de una onda armónica que se propaga a lo largo del eje x respondiendo a la ecuación:

f (t,x) = 3 cm cos ( 5 s-1 t 10 cm-1 x)

b) En t = 4 s, ¿cuál es la elongación de un punto que se encuentra a 2 cm del origen?

 

Fácil, si los hay... Sencillamente está diseñado para que te familiarices con la ecuación general de las ondas... y le pierdas el respeto.

y(t,x) = A cos (ωt + kx + φ)

El primer miembro de la ecuación habla de la perturbación (en el enunciado: elongación); que lo presenta como función de t y x, las variables independientes... nosotros podeos llamarlo sencillamente y, o como a vos se te cante.

La amplitud, A, es obvio, son los 3 cm. La velocidad angular (mejor dicho: la pulsación), ω, vale 5 s-1. Luego, como

ω = 2π . f

hallamos

f = ω / 2π

f = 5 s-1 / 6,28

f = 0,8 s-1 = 0,8 Hz

La longitud de onda la tomamos del segundo término del argumento, donde se encuentra el número de onda, k :

k = 10 cm-1 = 2π / λ

Entonces:

λ = 2π / k

λ = 6,28 / 10 cm-1

λ = 0,628 cm

Por último, la velocidad de propagación...

v = λ . f = 0,628 cm . 0,8 s-1 = 0,5 cm/s

O más fácil:

v = λ . f = (2π/k) . (ω/2π) = ω/k = 0,5 cm/s

Demos la respuesta como corresponde:

   
           A = 3 cm; f = 0,8 Hz; λ = 0,628 cm; v = 0,5 cm/s  
   

La parte b) consiste en usar la ecuación de esta onda, o sea, pedirle que nos cuente cuánto vale la elongación para el instante 4 s en la posión 2 cm. La volvemos a copiar tal cual, pero donde aparece la t escribimos 4 s, y donde aparece la x, 2 cm.

f(4s, 2cm) = 3 cm cos ( 5 s-1 . 4 s – 10 cm-1 . 2 cm)

f(4s, 2cm) = 3 cm cos ( 20 – 20 )

f(4s, 2cm) = 3 cm cos 0

f(4s, 2cm) = 3 cm 1

   
         f(4s, 2cm) = 3 cm  
   
Desafío: Hallar el período de esta perturbación, y su valor en los instantes 5 y 7 segundos para las posiciones 8 y 15 centímetros. Idem, para una fase inicial de 30 grados.   Ricardo Cabrera
Algunos derechos reservados. Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización ene-09. Buenos Aires, Argentina.