Page 479 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

Problemas
Sección 22.2 La velocidad de! sonido Oído externo Oído medio
22.1. El módulo de Young para el acero es 2.07 X 1011 Pa
y su densidad es de 7800 kg/m3. Calcule la rapidez
del sonido en una varilla de acero.
Resp. 5150 m/s
22.2. Un trozo de varilla de cobre de 3 m tiene una den­
sidad de 8800 kg/m3 y el módulo de Young para el
cobre es de 1.17 X 1011 Pa. ¿Cuánto tiempo demo­
rará el sonido en recorrer la varilla desde un extre­
mo hasta el otro?
22.3. ¿Cuál es la rapidez del sonido en el aire (M = 29
g/mol y y = 1.4) en un día en que la temperatura Lóbulo de Membrana Oído interno
es de 30° C? Use la fórmula de aproximación para la oreja del tímpano
comprobar este resultado. Resp. 349 m/s
22.4. Se ha medido en 3380 m/s la rapidez de las ondas Figura 22.14 El canal auditivo del oído humano es una cavidad
longitudinales en una varilla de cierto metal cuya estrecha, cerrada en un extremo.
densidad es 7850 kg/m3. ¿Cuál es el módulo de
Young para ese metal?
22.13. El segundo sobretono de un tubo cerrado es de 1200
22.5. Si la frecuencia de las ondas del problema 22.4 es
Hz a 20° C. ¿Cuál es la longitud del tubo?
de 312 Hz, ¿cuál es la longitud de onda? Resp. 35.7 cm
Resp. 10.8 m
22.14. En un experimento de resonancia, el aire contenido
22.6. Compare la rapidez teórica del sonido en el hidró­ en un tubo cerrado de longitud variable resuena con
geno (M = 2.0 g/mol, y = 1.4) con la rapidez en el
un diapasón cuando la columna de aire tiene prime­
helio (M = 4.0 g/mol, y = 1.66) a 0o C. ro una longitud de 6 cm y después de 18 cm. ¿Cuál
*22.7. Una onda sonora es enviada por un barco hasta el
es la frecuencia del diapasón si la temperatura es de
fondo del mar, donde se refleja y regresa. Si el viaje
20° C?
de ida y vuelta demora 0.6 s, ¿a qué profundidad
*22.15. Tenemos dos tubos de 3 m de longitud, uno abier­
está el fondo del océano? Considere que el módulo
to y otro cerrado. Compare la longitud de onda del
volumétrico del agua de mar es 2.1 X 109 Pa y que
cuarto sobretono de cada tubo a 20° C.
su densidad es de 1030 kg/m3. Resp. 428 m
Resp. abierto = 1.20 m, cerrado = 1.33 m
Sección 22.3 Vibración de columnas de aire Sección 22.5 Ondas sonoras audibles
22.8. Determine la frecuencia fundamental y los tres pri­ 22.16. ¿Cuál es el nivel de intensidad en decibeles de un
meros sobretonos para un tubo de 20 cm a 20° C si sonido que tiene una intensidad de 4 X 10-5 W/m2?
dicho tubo está abierto en ambos extremos. 22.17. La intensidad de un sonido es 6 X 10~8 W/m2. ¿Cuál
22.9. Halle la frecuencia fundamental y los tres primeros es el nivel de intensidad? Resp. 47.8 dB
sobretonos para un tubo de 20 cm a 20° C, cerrado 22.18. A cierta distancia de un silbato se mide un sonido
en uno de sus extremos. de 60 dB. ¿Cuál es la intensidad de ese sonido en
Resp. 429, 1290, 2140 y 3000 Hz W/m2?
22.10. El conducto auditivo forma una cavidad de ondas es­ 22.19. ¿Cuál es la intensidad de un sonido de 40 dB?
tacionarias, cerrado en un extremo, como se muestra Resp. 1 X 10~8 W/m2
en la figura 22.14. Suponga que la longitud de esta ca­ 22.20. Calcule las intensidades correspondientes a sonidos
vidad es de 2.8 cm. Si una habitación se halla a 24° C, de 10, 20 y 30 dB.
¿qué frecuencia fundamental será amplificada? 22.21. Calcule los niveles de intensidad que corresponden a
22.11. ¿Qué longitud de un tubo abierto producirá una fre­ sonidos de 1 X 10_6W/m2,2 X 10~6W/m2y 3 X 10-6
cuencia fundamental de 356 Hz a 20° C? W/m2. Resp. 60.0 dB, 63.0 dB, 64.8 dB
Resp. 48.2 cm 22.22. Una fuente isométrica de sonido transmite una po­
22.12. ¿Qué longitud de tubo abierto producirá una fre­ tencia de 60 W. ¿Cuáles son la intensidad y el nivel
cuencia de 1200 Hz como su primer sobretono, un de intensidad de un sonido que se oye a 4 m de dis­
día en que la rapidez del sonido es de 340 m/s? tancia de esta fuente?

460 Capítulo 22 Resumen y repaso