Material necesario — Cuadernillo de datos: no hace falta — v = fλ es una fórmula que debes manejar de memoria en este nivel.
Prerrequisitos
- Relación fundamental de ondas: v = fλ
- Una onda estacionaria surge de la superposición (interferencia) de una onda con su propio reflejo
- En una onda estacionaria, la distancia entre dos nodos (o dos antinodos) consecutivos es media longitud de onda (λ/2)
Un altavoz emite ondas sonoras de frecuencia f hacia una placa metálica que refleja las ondas. Un micrófono pequeño se desplaza a lo largo de la recta que va del altavoz a la placa metálica. La intensidad del sonido detectado por el micrófono al moverse varía de manera regular entre valores máximos y mínimos. La rapidez del sonido en el aire es de 340 m s⁻¹.
a
Explica la variación en la intensidad detectada por el micrófono al desplazarse.
[3]
b
Si los mínimos adyacentes se encuentran separados una distancia de 0,12 m, calcula f.
[2]
Pistas progresivas
- 1General — el sonido que sale del altavoz viaja hacia la placa; al chocar con ella, se refleja y vuelve. En la región entre el altavoz y la placa hay entonces DOS ondas viajando en sentidos opuestos con la misma frecuencia y amplitud: eso siempre produce una onda estacionaria.
- 2Apartado a) — en una onda estacionaria hay puntos fijos de interferencia constructiva (antinodos, intensidad máxima) y puntos fijos de interferencia destructiva (nodos, intensidad mínima), alternados regularmente en el espacio.
- 3Apartado a), completa la idea — al desplazar el micrófono a lo largo de la recta, va pasando alternativamente por antinodos y nodos, por eso detecta máximos y mínimos de intensidad de forma regular.
- 4Apartado b) — la distancia entre dos nodos (o dos mínimos) consecutivos de una onda estacionaria es siempre λ/2, nunca λ completa.
- 5Apartado b), plantea — λ/2 = 0,12 m → λ = 0,24 m.
- 6Apartado b), cifras — con v = fλ, despeja f = v/λ = 340/0,24 ≈ 1,4×10³ Hz.
Teoría básica
- Relación fundamental de ondas: v = fλ.
- Una onda estacionaria surge de la interferencia entre una onda incidente y su reflejo, cuando ambas tienen la misma frecuencia y amplitud y viajan en sentidos opuestos.
- Distancia entre nodos consecutivos (o antinodos consecutivos) de una onda estacionaria: λ/2.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic C.4 Standing waves and resonance, interferencia onda-reflejo.
Cuadernillo — No aplica en este problema — fórmulas de memoria en NM.
Vídeo —
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Apartado a) —
La onda emitida por el altavoz interfiere con su reflejo en la placa metálica, formando una onda estacionaria. En los antinodos la interferencia es constructiva (intensidad máxima); en los nodos, destructiva (intensidad mínima). Al desplazarse, el micrófono atraviesa alternativamente antinodos y nodos, detectando máximos y mínimos regulares.
Apartado b) —
La distancia entre mínimos adyacentes es λ/2 = 0,12 m → λ = 0,24 m. f = v/λ = 340/0,24 ≈ 1,4×10³ Hz.