FísicaFácil2 pts

Ondas mecánicas: armónicas y estacionarias

Extremadura · 2022 · Julio
Enunciado
Diga si la siguiente frase es CIERTA o FALSA y razone la respuesta: “Si la intensidad de una onda es “II” en un punto situado a 2 metros del foco emisor, entonces a 6 metros será I/3I/3”. (Calificación, 2 puntos).
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Resultado
La frase es FALSA: para un foco puntual I∝1/r2I \propto 1/r^2, y a 6 m la intensidad es I/9I/9 (lo que se reduce a la tercera parte es la amplitud).
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

La intensidad es la potencia que atraviesa la unidad de superficie perpendicular a la propagación. Para un foco puntual que emite por igual en todas direcciones, esa potencia se reparte sobre esferas cada vez mayores, cuya superficie crece con r2r^2: la intensidad disminuye con el cuadrado de la distancia, no con la distancia.
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Desarrollo

FALSA.

Un foco puntual de potencia PP emite en todas direcciones. Si el medio no absorbe energía, la misma potencia atraviesa cualquier esfera centrada en el foco, de superficie 4πr24\pi r^2. La intensidad a una distancia rr esI=PS=P4πr2I = \frac{P}{S} = \frac{P}{4\pi r^2}así que es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Comparando los dos puntos:I2I1=r12r22=2262=436=19\frac{I_2}{I_1} = \frac{r_1^2}{r_2^2} = \frac{2^2}{6^2} = \frac{4}{36} = \frac{1}{9}Al triplicar la distancia (de 2 m a 6 m), la intensidad se divide entre 32=93^2 = 9:I2=I9I_2 = \frac{I}{9}Lo que sí disminuye en proporción inversa a la distancia es la amplitud: como I∝A2I \propto A^2, se tiene A∝1/rA \propto 1/r, y a 6 m la amplitud es la tercera parte. La frase confunde la intensidad con la amplitud.

Si además el medio absorbe parte de la energía, la intensidad a 6 m será todavía menor que I/9I/9. En ningún caso vale I/3I/3 (salvo que la onda no se propagara en tres dimensiones, por ejemplo una onda cilíndrica, que no es el caso de un foco emisor puntual).
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Consejo

La energía de un foco puntual se reparte sobre una esfera: intensidad con 1/r21/r^2, amplitud con 1/r1/r. Al doble de distancia, un cuarto de intensidad; al triple, un noveno.

En un «cierto o falso» escribe el veredicto en la primera línea y justifícalo con la fórmula.
Paso 1 de 3
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