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Fundamentos de oscilaciones,ondas y pticaParcial I
Felipe Valencia
http://sites.google.com/site/curso1000020
Departamento de fsica
Universidad Nacional de Colombia
Septiembre 5 de 2011
Parcial I . 1/24
http://sites.google.com/site/curso1000020http://sites.google.com/site/curso10000205/28/2018 parcial1_2011
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Instrucciones
El parcial consta de tres secciones: preguntas de seleccin mltiple (20), una(1)pregunta abierta y un(1) problema.
En las preguntas de seleccin mltiple, cada respuesta correcta vale 0.1 puntos.Cada respuesta equivocada le quita 0.1 puntos. Cada pregunta sin responder vale0.0 puntos.
La pregunta tiene un valor de 1.5 puntos y el problema vale 1.5 puntos.
No copie los enunciados de las preguntas ni los problemas. Solamente anote elnmero de punto y su respuesta.
Marque cada hoja a entregar con nombre y cdigo.
Tendr 1.5 minutos para cada pregunta de seleccin mltiple, 25 minutos para lapregunta abierta, y 35 minutos para resolver el problema.
Tiempo total 1 hora y 30 minutos.
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Conceptos elementales 1/5
1. Teniendo en cuenta las ecuaciones de Newton F =ma, se puededecir que la fuerza depende explcita y directamente de la aceleracin?
a) Si, porque se puede despejar fuerza en trminos de laaceleracin.
b) No, porque la mecnica clsica es determinista.c) Si, porque la mecnica clsica es determinista.
d) ninguna de las anteriores.
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Conceptos elementales 2/5
1. La afirmacin en un sistema mecanico cualquiera las fuerzas no puedendepender de las velocidades
a) Es verdadera, porque la mecnica clsica es determinista.
b) Es falsa, por las leyes de Newton.
c) Es falsa: muchas fuerzas importantes dependen de lavelocidad.
d) Ninguna de las anteriores.
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Conceptos elementales 3/5
3. Si las fuerzas en un sistema mecnico estn en equilibrio, entonces:
a) El sistema necesariamente estar en reposo.b) Si el sistema est inicialmente en reposo, permanecer enreposo.
c) El sistema oscilar alrededor del punto de equilibrio.
d) Ninguna de las anteriores.
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Conceptos elementales 4/5
4. En la grfica,Urepresenta la energa potencial de un sistema enuna dimensin. Segn eso:
U
xx2
x1
x3
a)x1yx2son puntos de equilibrio estable.
b) El sistema puede oscilar alrededor dex3
c)x3yx2son puntos de equilibrio estable.
d) Ninguna de las anteriores.Parcial I . 6/24
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Conceptos elementales 5/5
5. Cuando se estudia la repuesta de una muestra material antediferentes esfuerzos y deformaciones, se encuentra que :
a) En algn rango de deformaciones pueden obedecer la ley deHooke, es decir, el esfuerzo es propocional a la deformacin.
b) En algun rango de deformaciones pueden obedecer la ley deHooke, es decir, el esfuerzo es proporcional a la deformacin alcuadrado.
c) Siempre obedecen la ley de Hooke, es decir, el esfuerzo elproporcional a la deformacin.
d) Ninguna de las anteriores.
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Cinemtica del MAS 1/5
6. La ecuacin de movimiento de un movimiento armnico simpletiene la forma:
a) x=2x
b) x= 2x
c) x= 12kx2
d) Ninguna de las anteriores.
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Cinemtica del MAS 2/5
7. La velocidad y la posicin en un movimiento armnico simple estndesfasadas un ngulo de:
a)radianes.
b)/2radianes.
c)/3radianes.
d)0radianes.
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Cinemtica del MAS 3/5
8. La energa mecnica total de un M.A.S se puede escribir como:
a)E= 1
2m2
A2
, dondeA=x(0).b)E= 12m
2A2, dondeA2 =x2(0) + x2(0)
c)E= 12m2A2, dondeA2 =x2(0) + x2(0)/2.
d)m2A2, dondeA2 =x2(0) + x2(0)/2.
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Cinemtica del MAS 4/5
9. Si pudiera medir el movimiento de un sistema masa-resorte, usandodiferentes masas y resortes hechos del mismo material, con las
mismas reas transversales y curvaturas, pero con diferenteslontidudes, encontrara que el periodo del movimiento:
a) No depende de la masa.
b) No depende de la longitud del resorte.
c) Aumenta con la masa.
d) Disminuye con la lontidud del resorte.
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Cinemtica del MAS 5/5
10. Si pudiera medir con muy buena precisin el movimiento de unpndulo simple, cambiando la longitud de la cuerda, la masa que
pende y las condiciones iniciales, encontrara que el periodo delpndulo:
a) No depende de la longitud de la cuerda.
b) Vara linealmente con la amplitud del movimiento.
c) Vara levemente con la amplitud, de forma cuadrtica.
d) Depende linealmente de la masa.
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Movimiento ondulatorio 1/5
11. La ecuacin de onda de Dlambert en una dimensin tiene laforma:
a) 2y(x,t)t2
= v2 y(x,t)x
.
b) 2y(x,t)t2
= +v2 y(x,t)x
.
c) 2y(x,t)t2
= v2 2y(x,t)x2
.
d) 2y(x,t)t2
= +v2 2y(x,t)x2
.
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Movimiento ondulatorio 2/5
12. Una onda viajera es una funcin que se propaga hacia la derechao hacia la izquierda, descrita por una funcin del estilo
y(x, t) =y(x vt). Se tiene que:
a) Todas las ondas son ondas viajeras.
b) Todas los modos normales de una cuerda son ondas viajeras.c) Toda onda puede verse como superposicin de ondas viajeras.
d) Ninguna de las anteriores.
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Movimiento ondulatorio 3/5
13. Los modos normales de oscilacin de una cuerda tensa delongitudL, con extremos fijos deben tener la forma:
a)A sin(knx t), conkn =n/L.
b)A sin(knx t), conkn = 2n/L.
c)A cos(knx t), conkn =n/L.
d)A sin(knx)cos(t), conkn =n/L.
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Movimiento ondulatorio 4/5
14. Considere dos cuerdas con la misma tensin, pero diferentesdensidades de masa, por las que pueden viajar ondas.
a) La velocidad de las ondas ser mayor en la cuerda ms densa.
b) La velocidad de las ondas ser mayor en la cuerda menos
densa.c) La velocidad de las ondas ser igual en las dos cuerdas.
d) La frecuencia de las ondas ser igual en las dos cuerdas.
Parcial I . 16/24
i i i /
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Movimiento ondulatorio 5/5
15. Considere la propagacin en el espacio de un sonido producidopor una fuente puntual, sabemos que la intensidad del sonido que
percibimos disminuye con la distancia. Una de las razones para ello esque:
a) La energa de la onda disminuye con la distancia porque todas
las fuerzas de la naturaleza dependen de1/r2.
b) El rea de los frentes de onda aumenta con el cuadrado de ladistancia.
c) Nuestros oidos tienen una escala de percepcin logartmica.
d) Ninguna de las anteriores.
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Ej l li i 1/5
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Ejemplos y aplicaciones 1/5
16. Considere un objeto semisumergido en un lquido. La frecuenciade oscilacin del nivel de flotacin ser mayor cuando:
a) La densidad del objeto es mayor.
b) La densidad del objeto es menor.
c) La densidad del lquido es igual a la del agua.
d) Ninguna de las anteriores.
Parcial I . 18/24
Ej l li i 2/5
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Ejemplos y aplicaciones 2/5
17. En un circuito RLC conectado a una fuente de voltaje sinusoidal, elvoltaje en el condensador tendr una amplitud muy grande para una
cierta frecuencia, llamada frecuencia de resonancia. El anchoderesonancia ser:
a) Mayor para menores valores de resistencia.
b) Independiente del valor de resistencia.
c) Menor para diferentes valores de resistencia.
d) Ninguna de las anteriores.
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Ej l li i 3/5
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Ejemplos y aplicaciones 3/5
18. Considere una partcula de masamque se mueve en un potencial
del tipoU(x) = Uoe
x2
2 . El puntox= 0es un punto de equilibrio
estable. La frecuencia de las pequeas oscilaciones alrededor de estepunto sera:
a) = Uom
.
b) =
mUo
.
c) =2Uo
m2 .
d) =
m2
2Uo.
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Ejemplos y aplicaciones 4/5
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Ejemplos y aplicaciones 4/5
19. Una ruido proveniente de una cierta fuente se detecta, a unadistancia de 100 m, con un nivel de intensidad de 30 dB. Suponiendo
propagacin uniforme y esfrica de las ondas, qu nivel tiene el ruidoa tan slo 10m de la fuente?
a) 50db.
b) 25db.
c) 100db.
d) Ninguna de las anteriores.
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Ejemplos y aplicaciones 5/5
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Ejemplos y aplicaciones 5/5
20 La velocidad del sonido en el aire puede:
a) Aumentar al aumentar la temperatura porque aumenta lapresin.
b) Aumentar al aumentar la temperatura porque disminuye lapresin.
c) Disminuir al aumentar la temperatura porque aumenta lapresin.
d) Disminuir al aumentar la temperatura porque disminuye lapresin.
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Pregunta abierta
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Pregunta abierta
21 Quiere construir un sistema de amortiguamiento para una mesa delaboratorio, por ejemplo, para colocar un aparato delicado que es muy
sensible a las vibraciones del suelo, usando un resorte amortiguado.Considerando la frecuencia bsica de resonancia del sistema, losanchos de resonancia y las frecuencias tpicas de vibracin del
terreno, comente qu relaciones deben satisfacer entre s los valoresde la constante del resorte empleado, la masa de la mesa y el equipoque va a poner sobre ella, y las constantes de friccin. En particular,comente sobre las ventajas y desventajas de escoger un factor de
amortiguado grande o pequeo.
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Problema
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Problema
22. Un pequeo reloj de cuco tiene un pndulo de 25cm con una masade 10g y un perodo de 1s. Las posibles prdidas de energa en el
pndulo son compensadas por un mecanismo de cuerda, con uncontrapeso de 200g que cae 2m cada da. La amplitud de la oscilacindel pndulo es 0.2rad. Cul es el factor de calidad del reloj? Cunto
durara funcionando si en lugar de la cuerda se usara una batera concapacidad de 1Joul?
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