Page 458 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

21.6. Si el alambre del problema 21.5 se corta a la mitad, 21.16. Si la longitud de onda de la onda transversal del
¿cuál será su nueva masa? Demuestre que la rapidez problema 21.11 es de 1.6 m, ¿qué potencia es sumi­
de la onda no cambia. ¿Por qué? nistrada por la fuente?
21.7. Una cuerda de 3 m sometida a una tensión de 200 N *21.17. Una cuerda de 300 g tiene 2.50 m de longitud y vi­
mantiene una rapidez de onda transversal de 172 m/s. bra con una amplitud de 8.00 mm. La tensión en la
¿Cuál es la masa de la cuerda? Resp. 20.3 g cuerda es de 46 N. ¿Cuál debe ser la frecuencia de
21.8. Una cuerda de 200 g se estira sobre una distancia de las ondas para que la potencia promedio sea 90.0
5.2 m y se somete a una tensión de 500 N. Calcule W? Resp. 174 Hz
la rapidez de una onda transversal en esa cuerda. Sección 21.7 y 21.8 Ondas estacionarias y frecuen­
21.9. ¿Qué tensión se requiere para producir una rapidez cias características
de onda de 12.0 m/s en una cuerda de 900 g y 2 m
de longitud? Resp. 64.8 N 21.18. Una cuerda vibra con una frecuencia fundamental
21.10. Un flotador de madera colocado en el extremo de de 200 Hz. ¿Cuál es la frecuencia de la segunda ar­
una cuerda para pescar describe ocho oscilaciones mónica y la del tercer sobretono?
completas en 10 s. Si una sola onda tarda 3.60 s para 21.19. Si la frecuencia fundamental de una onda es de 330
recorrer 11 m, ¿cuál es la longitud de onda de las Hz, ¿cuál es la frecuencia de su quinta armónica y
ondas en el agua? la de su segundo sobretono?
21.11. ¿Qué frecuencia se requiere para que una cuerda vi­ Resp. 1650 Hz, 990 Hz
bre con una longitud de onda de 20 cm cuando está 21.20. La densidad lineal de una cuerda es 0.00086 kg/m.
bajo una tensión de 200 N? Suponga que la densi­ ¿Cuál deberá ser la tensión de la cuerda para que
dad lineal de la cuerda es de 0.008 kg/m. un tramo de 2 m de longitud vibre a 600 Hz en su
Resp. 791 Hz tercera armónica?
21.12. Una tensión de 400 N hace que un alambre de 300 21.21. Una cuerda de 10 g y 4 m de longitud tiene una
g y 1.6 m de longitud vibre con una frecuencia de tensión de 64 N. ¿Cuál es la frecuencia de su modo
40 Hz. ¿Cuál es la longitud de onda de las ondas fundamental de oscilación? ¿Cuáles son las frecuen­
transversales? cias del primero y el segundo sobretonos?
21.13. Una cuerda horizontal es sacudida hacia delante y Resp. 20, 40 y 60 Hz
atrás en uno de sus extremos mediante un dispositivo 21.22. La segunda armónica de una cuerda vibratoria es de
que completa 80 oscilaciones en 12 s. ¿Cuál es la ra­ 200 Hz. La longitud de la cuerda es 3 m y su tensión
pidez de las ondas longitudinales si las condensacio­ es de 200 N. Calcule la densidad lineal de la cuerda.
nes están separadas por 15 cm a medida que la onda 21.23. Una cuerda de 0.500 g tiene 4.3 m de longitud y
desciende por la cuerda? Resp. 1.00 m/s soporta una tensión de 300 N. Está fija en ambos
extremos y vibra en tres segmentos, ¿cuál es la fre­
Sección 21.5 Energía de una onda periódica cuencia de las ondas estacionarias?
21.14. Un trozo de cuerda de 2 m tiene una masa de 300 g Resp. 560 Hz
y vibra con una frecuencia de 2 Hz y una amplitud 21.24. Una cuerda vibra con ondas estacionarias en cinco an­
de 50 mm. Si la tensión en la cuerda es de 48 N, tinodos cuando la frecuencia es 600 Hz. ¿Qué frecuen­
¿cuánta potencia es necesario impartirle? cia hará que la cuerda vibre en sólo dos antinodos?
21.15. Una cuerda de 80 g tiene una longitud de 40 m y 21.25. Un alambre de 120 g fijo por ambos extremos tie­
vibra con una frecuencia de 8 Hz y una amplitud de ne 8 m de longitud y soporta una tensión de 100
4 cm. Calcule la energía por unidad de longitud que N. ¿Cuál es la longitud de onda más grande posible
pasa a lo largo de la cuerda. para una onda estacionaria? ¿Cuál es la frecuencia?
Resp. 4.04 X 10~3 J/m Resp. 16 m, 5.10 Hz

Problemas adicionales

21.26. Una cuerda Es del violín de la figura 21.14 se va su punto más alto a su punto más bajo en un lapso
a afinar a una frecuencia de 660 Hz. Del puente a de 0.03 s. ¿Cuál es la longitud de onda?
la cejuela, la longitud de la cuerda es 33 cm y su 21.29. Una cuerda de una guitarra eléctrica baja de 750
masa es 0.125 g. ¿Cuál debe ser la tensión de la mm de longitud se estira con la fuerza suficiente
cuerda? para producir una vibración fundamental de 220 Hz.
21.27. ¿Cuál es la rapidez de una onda transversal en una ¿Cuál es la velocidad de las ondas transversales en
cuerda de 2.00 m de longitud y 80 g de masa que esta cuerda? Resp. 330 m/s
soporta una tensión de 400 N? Resp. 100 m/s 21.30. Una masa de 5 kg cuelga del techo en el extremo de un
21.28. Una onda transversal viaja con una rapidez de 8.00 alambre de 30 g y 1.8 m de longitud. ¿Cuál es la fre­
m/s. Una partícula individual de la cuerda pasa de cuencia fundamental de vibración de este alambre?

Capítulo 21 Resumen y repaso 439