En los siguientes ejercicios resueltos, exploraremos cómo aplicar las fórmulas de ondas mecánicas y electromagnéticas.

1

En una alberca se producen ondas estacionarias de 125 cm con una frecuencia de 0.27 Hz. Encuentra la rapidez de las ondas.

Solución

1Escribimos los elementos conocidos



2Convertimos la longitud de onda a metros



3Empleamos la fórmula de rapidez de onda



4 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior


2

Si el Museo de Guggenheim se mueve con una frecuencia aproximada de 0.06 Hz, encuentra el periodo de la vibración.

Solución

1Escribimos los elementos conocidos



2Sabemos que Hz=1/s, por lo que



3Empleamos la fórmula de frecuencia de onda



4 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior y depejando el periodo se obtiene


3

Una cuerda de 10 m se encuentra atada a una pared por uno de sus extremos. Por el otro extremo, la cuerda se mueve de arriba hacia abajo de manera que su periodo es 0.4 s. Encuentra la frecuencia de la vibración.

Solución

1Escribimos los elementos conocidos



2Empleamos la fórmula de frecuencia de onda



3 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior


4

Una onda sonora posee una longitud de 1.5 m y una rapidez de 350 m/s durante 0.8 s. Encuentra la frecuencia de onda y la cantidad de vibraciones que realiza en 0.8 s.

Solución

1Escribimos los elementos conocidos



2Empleamos la fórmula de rapidez de onda



3 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior



4 Despejando la frecuencia se obtiene



5 La frecuencia nos dice que la onda hace 233.3 vibraciones por segundo, entonces para conocer el número de vibraciones en 0.8 s, realizamos


5

Una onda sonora posee una longitud de 0.9 m y una rapidez de 400 m/s durante 0.8 s. Encuentra el periodo y la distancia a la que se encuentra el frente de la onda sonora a los 0.8 s.

Solución

1Escribimos los elementos conocidos



2Empleamos la fórmula de rapidez de onda



3 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior



4 Despejando el periodo se obtiene



5 Para encontrar la distancia, empleamos la fórmula de rapidez



6 Sustituyendo los valores conocidos y despejando la distancia se obtiene


6

En el agua, el sonido viaja a 1500 m/s. Si un delfin produce un sonido con frecuencia de onda de 2.5 Hz, encuentra su longitud de onda.

Solución

1Escribimos los elementos conocidos



2Empleamos la fórmula de rapidez de onda



3 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior



4 Despejando la longitud de onda se obtiene


7

Una fuente genera una onda de longitud 4 m que se propaga en una medio con una rapidez de 3 m/s. Si la fuente aumenta su frecuencia en 0.2 Hz, encuentra el valor de su longitud de onda.

Solución

1Escribimos los elementos conocidos



2Empleamos la fórmula de rapidez de onda



3 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior



4 Despejando la frecuencia de onda se obtiene



5 Aumentamos la frecuencia en 0.2 Hz, se tiene que la nueva frecuencia es 0.95 Hz. Como la rapidez no cambia en el medio, sustituimos los datos en la fórmula de rapidez de onda



6 Despejando la longitud de onda se obtiene


8

Para conocer la profundidad de un lago se emite una onda con frecuencia de 30 Hz y longitud de onda de 20 m. Si la señal es captada 2 s después de ser emitida, encuentra la profundidad del lago.

Solución

1Escribimos los elementos conocidos



2Empleamos la fórmula de rapidez de onda



3 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior



4 Para encontrar la distancia, empleamos la fórmula de rapidez



5 Sustituyendo los valores conocidos y despejando la distancia se obtiene


9

Encuentra la longitud de onda de luz en el vacío que tiene una frecuencia de .

Solución

1Escribimos los elementos conocidos, notando que se trata de una onda electromagnética, por lo que la rapidez es la de la luz



2Empleamos la fórmula de rapidez de onda



3 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior



4 Despejando la longitud de onda se obtiene


10

Una onda electromagnética de frecuencia atraviesa un medio de índice de refracción de 1.6. Encuentra la longitud de onda en el medio.

Solución

1Escribimos los elementos conocidos, notando que se trata de una onda electromagnética, por lo que la rapidez en el aire es la de la luz



2Empleamos la fórmula de rapidez en el medio



3 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior



4Empleamos la fórmula de rapidez de onda



5 Sustituimos los datos conocidos en la fórmula anterior



\ Hz

6 Despejando la longitud de onda se obtiene


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gaspar

Gaspar

Soy matemático y es un placer poder compartir mi gusto por las matemáticas.