INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
ACADEMIA DE FÍSICA
22 DE SEPTIEMBRE DE 2021
PRIMER EXAMEN PARCIAL DE ONDAS MECÁNICAS
NOMBRE_________________________________________________________GRUPO 3CM5
RESOLVER CUATRO DE LOS SIGUIENTES PROBLEMAS
1. El desplazamiento en función del tiempo de una masa de 2kg en un resorte
está dado por la ecuación
( ) ( )
7.40 4.16 2.42x t cos t= −
cm. Calcular a) la
magnitud de la fuerza máxima que actúa sobre la masa; b) la magnitud de la
aceleración de la masa en el tiempo t=1 s. c) la magnitud de la fuerza que
actúa sobre la masa en ese momento.
2. Una onda periódica se propaga de acuerdo con la función
( ) ( )
, 5·sen 0.50 40yxt x t m= π−
t en segundos y x en metros.
Calcular: a) La frecuencia b) El período de la vibración, c) su longitud de
onda; d) la velocidad de propagación, e) la dirección de movimiento de la
onda.
3. Se golpea un extremo de una varilla de acero de 70 m de longitud
produciendo una onda con frecuencia 500 Hz y amplitud
3
4 10
o
xm
ξ
−
=
. Una
persona en el otro extremo escucha dos sonidos causados por las dos ondas
longitudinales, una que viaja por la varilla y otra que viaja por el aire, en
dirección +X. a) calcular el intervalo de tiempo entre los dos sonidos. La
rapidez del sonido en el aire es de 344 m/s. los datos para el acero son:
Módulo de Young
10
20.6 10 x Pa
y su densidad es 7.8 g/cm3. b) ¿Cuál es la
ecuación de onda en cada caso?
4. Una onda longitudinal que se propaga en dirección +X, en un tubo lleno de
agua tiene una intensidad de
7.5x10
−6
W/m2 y su frecuencia es de 3000 Hz.
a) Calcular la amplitud de la onda
ξ
. b)
0
escribir la función de onda
correspondiente. La densidad del agua es de 1000 Kg/m3 y su módulo de
densidad volumétrica es de
2.18x10
9
pa.
Una onda sonora en el aire a 200 C tiene una frecuencia de 170 Hz y
amplitud de desplazamiento de 5 x10-3 mm. Calcular i) la amplitud de
presión en pa. ii) la intensidad en W/m2
FJRP
5.