Física CONCEPTUAL
de jardín del ejercicio anterior). Para p r o d u c i r u n a
o n d a longitudinal, m u e v e el e x t r e m o alternativam e n t e en dirección de su longitud, p a r a q u e se prod u z c a u n a serie de c o m p r e s i o n e s y e n r a r e c i m i e n t o s .
11. El q u e se p u e d a oír el gas q u e e s c a p a de u n a llave,
a n t e s de p o d e r olerlo, indica q u e los i m p u l s o s de
los c h o q u e s m o l e c u l a r e s (es decir, el sonido) viajan
c o n m á s rapidez q u e la q u e t i e n e n las m o l é c u l a s al
migrar. (Hay tres r a p i d e c e s p o r considerar: 1. la rapidez m e d i a de las m o l é c u l a s m i s m a s , q u e se t r a d u c e
en la t e m p e r a t u r a ; es m u y alta. 2. La rapidez del impulso q u e p r o d u c e n al chocar, m á s o m e n o s 3/4 de
la rapidez de las m o l é c u l a s m i s m a s , y 3. la rapidez
de migración molecular, q u e es m u c h o menor.)
13. La luz violeta tiene la m a y o r frecuencia.
15. Algo q u e vibre u oscile.
17. La frecuencia de vibración y la c a n t i d a d de o n d a s
q u e p a s a n c a d a s e g u n d o s o n iguales.
19. La energía de u n a o n d a e n el a g u a se r e p a r t e e n la
circunferencia c r e c i e n t e de esa o n d a , h a s t a q u e su
m a g n i t u d d i s m i n u y e h a s t a u n valor q u e n o p u e d e
diferenciarse de los m o v i m i e n t o s t é r m i c o s del agua.
La energía de las o n d a s se s u m a a la energía i n t e r n a
del agua.
21. La velocidad de la luz es 3 0 0 , 0 0 0 km/s, m á s o m e n o s
u n millón de veces m a y o r q u e la del s o n i d o . Debido
a esta diferencia e n la rapidez, el rayo se ve u n millón de veces m á s p r o n t o q u e lo q u e se oye.
23. Los n o d o s e s t á n e n los p u n t o s fijos, los d o s extrem o s de la c u e r d a . La longitud de o n d a es el d o b l e de
la longitud de la c u e r d a (ve la figura 19.14a).
25. El efecto Doppler es u n c a m b i o de frecuencia causado por el m o v i m i e n t o de la fuente, el r e c e p t o r o a m bos. Entonces, si te a c e r c a s h a c i a u n a fuente s o n o r a
estacionaria, sí te e n c u e n t r a s c o n crestas de o n d a
c o n m á s frecuencia, y la frecuencia del s o n i d o q u e
percibes es mayor. Pero si te alejas de la fuente, las
crestas de o n d a llegan a ti c o n m e n o s frecuencia y
oyes u n s o n i d o de m e n o r frecuencia.
27. No, los efectos de las o n d a s a c o r t a d a s y las o n d a s
estiradas se a n u l a r í a n e n t r e sí.
29. La policía u s a o n d a s d e radar, q u e se reflejan e n los
a u t o m ó v i l e s e n m o v i m i e n t o . A partir del desplazam i e n t o de las frecuencias q u e regresan, se d e t e r m i n a la rapidez de los reflectores (es decir, de las carrocerías).
3 1 . ¡Cuidado! El efecto Doppler se refiere a c a m b i o s d e
frecuencia y n o de rapidez.
3 3 . Un b o t e q u e forma u n a o n d a de p r o a viaja c o n m á s
rapidez q u e las o n d a s d e a g u a q u e g e n e r a .
3 5 . El h e c h o q u e oigas u n avión e n u n a dirección distinta de la q u e lo estás v i e n d o , sólo significa q u e el
avión se está m o v i e n d o , y n o n e c e s a r i a m e n t e q u e
es m á s rápido q u e el s o n i d o . jLa p r u e b a de q u e el
vuelo es s u p e r s ó n i c o es el e s t a m p i d o sónico! Si la rapidez del sonido y la de la luz fueran iguales, oirías
al avión e n el lugar d o n d e se ve e n el cielo. Pero com o s o n tan distintas e s a s d o s m a g n i t u d e s , el avión
q u e ves p a r e c e estar a n t e s del avión q u e oyes.
37. La rapidez de la fuente s o n o r a , m á s q u e la intensid a d del s o n i d o , es f u n d a m e n t a l p a r a p r o d u c i r u n a
o n d a de c h o q u e . A r a p i d e c e s s u b s ó n i c a s n o h a b r á
traslape de las o n d a s y n o se p r o d u c i r á u n a o n d a de
c h o q u e . Por c o n s i g u i e n t e , n o se p r o d u c e e s t a m p i d o
sónico.
39. Son p r e g u n t a s libres.
S o l u c i o n e s a los p r o b l e m a s del capítulo 19
1. (a) f = l/T = 1/0.10 s = 10 Hz. (b) f = 1/5 = 0.2 Hz.
(c) f = 1/(1/60 s) = 6 0 Hz.
3. El m a r i n e r o o b s e r v a q u e p a s a n olas de 15 m e t r o s
c a d a 5 s e g u n d o s , e s decir, q u e c a d a s e g u n d o p a s a n
3 m e t r o s . Entonces, la rapidez de la ola d e b e ser
Rapidez =
distancia
15 m
tiempo
5 s
= 3 m/s.
Es decir, en t e r m i n o l o g í a de o n d a s :
Rapidez = frecuencia x longitud de o n d a =
(1/5 Hz)(15 m) = 3 m / s .
5. Decir q u e la frecuencia d e las o n d a s de radio es
100 MHz, y q u e viajan a 3 0 0 , 0 0 0 km/s, es decir q u e
h a y 100 m i l l o n e s d e longitud de o n d a e m p a c a d a s
e n 3 0 0 , 0 0 0 k i l ó m e t r o s de e s p a c i o . E x p r e s a d o e n
m e t r o s , e n 3 0 0 m i l l o n e s d e m e t r o s de espacio. Ahora bien, 3 0 0 m i l l o n e s de m e t r o s divididos e n t r e 100
m i l l o n e s d e o n d a s d a c o m o r e s u l t a d o u n a longitud
de o n d a de 3 m e t r o s . Es decir
Longitud de o n d a =
rapidez
frecuencia
(300 megametros/s)
(100 m e g a h e r t z )
= 3
7. (a) Periodo
o sea 3.91
cuencia, y
frecuencia
m.
= 1/frecuencia = 1/(256 Hz) = 0.00391 s
ms. (b) Rapidez = longitud d e o n d a x free n t o n c e s longitud de o n d a = rapidez/
= (340 m/s)/(256 Hz) = 1.33 m .
9. Menor. Rapidez = frecuencia x longitud de o n d a ,
por lo q u e frecuencia = rapidez /longitud de
o n d a = (3 x 1 0 m/s)/(3.42 m) = 8.77 x 1 0 Hz =
8 7 . 7 MHz, justo abajo d e la b a n d a de FM.
8
7
Capítulo 2 0 Sonido
Respuestas
a los
ejercicios
1. Circular, igual. Los círculos se f o r m a n en relación
con el agua, y círculos y agua se m o v e r á n juntos, con
la corriente.
3. Los m u r c i é l a g o s o y e n las m e n o r e s longitudes de ond a (las m e n o r e s l o n g i t u d e s d e o n d a t i e n e n m a y o r e s
frecuencias).
5. La longitud de o n d a del s o n i d o de la fuente A es
la mitad de la longitud d e o n d a del s o n i d o de la
fuente B.
199