1. S'ha enregistrat la posició d'un objecte de 200 g unit a una molla horitzontal. L'objecte, inicialment en repòs es va empènyer cap a l'esquerra i posteriorment es va deixar anar iniciant, aproximadament, un moviment harmònic simple.
a) Determina l'amplitud inicial del moviment i el seu període.
b) Calcula l'energia mecànica en els moments inicials (quan encara no havia disminuït l'amplitud).
c) Calcula la força amb que es va empènyer l'objecte inicialment.
2. Es mostren dos fotogrames
separats per 0,064 s
de la filmació d'una cubeta d'aigua en la que un vibrador (situat a l'esquerra)
produïa unes ones. La filmació s'ha fet a 250
fotogrames per segon i s'ha superposat un objecte de 5
cm per a tenir indicació de l'escala. Considera que entre les
2 imatges ha transcorregut menys d'un període.
a) Determina la longitud d'ona, la velocitat de propagació
i la freqüència de l'ona.
8 longituds d'ona ocupen 6
cm* a la imatge ( cm*
són els mesurats pel nostre regle sobre la imatge) . Considerant un factor
d'escala 5 cm = 1,75 cm*
tenim que 
.
També es veu que el front d'ona ha avançat 0,5
cm* entre les 2 imatges (correspon a 1,43
cm) d'on
b) Quina diferència de fase hi ha entre les dues imatges?
Com s'han avançat 1,43
cm i la 
, 
(o
bé, a partir del període, 
)
3. Les imatges mostren dues captures de la simulació d'una ona en un medi unidimensional representat per un seguit de boletes unides entre si. La pertorbació s'estava propagant cap a la dreta. La segona imatge es posterior a la primera en 200 ms i les línies verticals estan separades 10 cm entre si.
a) Determina la longitud d'ona, la velocitat de propagació
i la freqüència de l'ona simulada.
;
; 
b) Indica on es trobarà la partícula assenyalada amb una fletxa en la segona imatge quan hagi passat un període.
Al mateix lloc on està ara.
c) Indica justificadament la naturalesa de l'ona aquí simulada (mecànica / electromagnètica) , (longitudinal / transversal) . mecànica, ja que les boletes que oscil•len són partícules materials. Longitudinal, ja que el moviment de les boletes coincideix en direcció amb el desplaçament de la pertorbació.
Mecànica, ja que les boletes que oscil•len són partícules materials. Longitudinal, ja que el moviment de les boletes coincideix en direcció amb el desplaçament de la pertorbació.
| 4.
Un altaveu que vibra amb una freqüència de 667
Hz produeix una ona sonora plana que es desplaça per l'aire
a 333 m/s.
L'ona produeix una pertorbació de
|
|
| Fig. 11a: |
| b) Dibuixa
els gràfics pertorbació-temps i pertorbació-posició
( vegeu figures 4 i 5). Considera que en el moment inicial i en amb aquestes dades construim les corresponents gràfiques que es poden veure a les figures 11a i 11b. |
|
| Fig. 11b: |
| 5. La figura 6 mostra els fronts d'ones planes que arriben a una superfície plana amb un angle d'incidència de 45º i s'hi reflecteixen.
Refracció: Canviarà la longitud d'ona(es duplicarà) i la direcció de propagació (es separarà de la normal, des de 15º fins a 31º). Vegeu la figura 12. b) Un feix d'ones sonores planes de 230 Hz de freqüència arriba a una paret amb un orifici de 50 cm d'ample. Difracció: Canvia la forma dels fronts d'ona que passen de plans a gairebé esfèrics (pot dir-se que canvia la direcció).Vegeu la figura 13. c) Una sirena que emet un so de 1000 Hz s'allunya de nosaltres a 34 m/s . Efecte Doppler: A la zona on estem nosaltres augmenta la longitud d'ona i disminueix la freqüència. Vegeu la figura 14. d) Ens arriba el so que prové
de 2 altaveus que produeixen, en fase i amb la mateixa intensitat, un
so de Interferència destructiva: L'amplitud disminuirà i serà la diferència de les amplituds de les ones que arriben. (Encara que les amplituds siguin iguals als altaveus, l'amplitud de l'ona que prové de l'altaveu més pròxim serà major que la de l'altre). Vegeu la figura 15. |
|
||
| Fig. 12: reflexió d'ones planes | |||
 |
|||
| Fig. 13: difracció d'ones planes | |||
 |
 |
||
| Fig. 13: efecte Doppler. | Fig. 15: Interferència | ||
| Les ones i el
so 5: Caracterització del so: intensitat,
to i timbre. Interpretació de gràfics de sons captats per
mètodes informàtics o electrònics i determinació
de les magnituds rellevants. |
| 6.
La figura 7 mostra el registre de la veu d'una persona pronunciant una
e oberta. L'escala de temps està indicada en segons. |
a) a. Determina el període i la longitud d’ona del so fonamental d'aquesta veu. (velocitat del so en l’aire: v = 340 m/s). El patró
|
| 7. La figura 8 mostra l'espectre de freqüències d'un so complex (arxiu sonor en format MP3 so_i.mp3). S'han indicat les freqüències del segon pic (392 Hz) i del tercer pic (587 Hz).
El so fonamental correspon al primer
pic i els altres als sobretons. Vegeu la figura 16.
Es veu molt clarament que hi ha pics per a cada múltiple enter
de la freqüència fonamental, que deu ser . b) Quin és el sobretò
més important? |
|
| Fig. 16:: espectre de freqüències d'un so. | |
Més
informació: El so pot escoltar-se al fitxer adjunt ( so_i.mp3)
i conté una veu d'home pronunciant el so "i". El so va
ser analitzat amb el programa  ,
un fragment del fitxer de so pot veure’s a la figura 17 on es pot
veure com hi ha 23,5
períodes entre 1,38
s i 1,50 s (f = 195,8 Hz). |
|
 |
|
| Fig. 17:: espectre de freqüències d'un so. | |
| 8.
La figura 9 mostra 3 registres sonors. |
a) Indica quin d'ells correspon a un soroll, quin a un so complex i quin a un so pur. Justifica la resposta comparant les freqüències presents en cada cas. |
El primer correspon a un so pur: s’aprecia una ona harmònica amb una única freqüència, el segon a un soroll: s'aprecia una funció aparentment aleatòria, sense cap patró discernible i el tercer a un so complex, ja que s'aprecia periodicitat, però no és una ona harmònica simple ja que hi ha vàries freqüències - amb relació simple- superposades. |
| 9. La figura 10 mostra un audiograma d'una persona jove amb audició normal. En ordenades s'indica, per a cada freqüència, la intensitat mínima necessària per a poder percebre els sons. La gràfica de la figura 18pot ser-ne un exemple. |
|
| Fig. 18: |
| b) A l'article
"Hearing range" de la Wikipedia
Com seria l'audiograma d'un gos? Vegeu la figura 19. |
|
| Fig. 19: |
c) Imagina que la persona de l'audiograma de la figura està sentint un soroll de freqüència al voltant dels 1000 Hz amb un nivell de sensació sonora de 70 dB. En quin factor s'haurà de reduir la intensitat sonora per tal de que deixi de sentir-lo?
Com el seu llindar auditiu a 1000 Hz està a 10 dB, caldria que la sensació sonora es reduís en 60 dB = 6 B, es a dir que la intensitat sonora disminuís fins a un valor 10-6 vegades l'original.
d) Imagina que la persona de l'audiograma de la figura està
sentint un soroll que ve del carrer de freqüència al voltant dels
1000 Hz i amb un
nivell de sensació sonora de 60
dB. Si s'instal·la a les parets de casa un aïllament acústic
que absorbeix el 99,99%
de l'energia sonora, seguirà sentint el soroll?
L'aïllament del 99,99%
deixarà passar un 
i
com
, l'aïllament
reduirà la sensació sonora en 4
B = 40 dB, de manera que la persona dins de casa sentirà el soroll
a 20 dB, com està
per sobre del seu llindar d'audició a aquesta freqüència,
sí podria sentir el soroll, encara que, la veritat, no crec que li pugui
molestar gaire.
Nota: les qüestions c i d es proposen com alternatives.
Autor d'aquesta pągina: Octavi Plana, professor de Física i Química a l’IES Icària de Barcelona
Aquesta
obra estą subjecta a una
Llicčncia
de Creative Commons
d'amplitud.
(micropascals).
la
pertorbació era de 
i
estava creixent.
i que estan
situats a una distància de 3,6
m i 5,4 m
de nosaltres, respectivament.
es repeteix 11
vegades entre 1,400
s i 1,475
s, per tant 
(realment
el pic està a 1.561
Hz) i està assenyalat a la figura com a setè sobretò
(7èS).
http://en.wikipedia.org/wiki/Hearing_range