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Ondas mecánicas: armónicas y estacionarias
Castilla y León · 2023 · Julio
Enunciado
La intensidad del sonido procedente de una fuente puntual disminuye como la inversa del cuadrado de la distancia a la fuente. ¿Indica esto que el sonido pierde energía cuando viaja a grandes distancias? Razone su respuesta.
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Resultado
No: la ley refleja que la misma energía se reparte sobre esferas cada vez mayores (atenuación); la energía solo se pierde si el medio la absorbe.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1
Estrategia
La intensidad es la potencia que atraviesa la unidad de superficie perpendicular a la propagación. Con una fuente puntual los frentes de onda son esferas cada vez mayores: la misma potencia se reparte sobre más superficie. Eso explica la ley sin que se pierda energía; la pérdida real, por absorción del medio, es otro fenómeno.
2
Desarrollo
No. La disminución con no se debe a una pérdida de energía, sino a que la energía se reparte.
La intensidad de una onda es la energía que atraviesa, por unidad de tiempo, la unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación:Una fuente puntual de potencia emite en todas direcciones y sus frentes de onda son esferas de área :Si el medio no absorbe energía, la potencia que atraviesa cualquier esfera centrada en la fuente es la misma, , de donde:La energía total se conserva: lo que ocurre es que se reparte sobre una superficie cada vez mayor, y cada metro cuadrado recibe menos. Este fenómeno se llama atenuación, y es puramente geométrico.
Otra cosa es la absorción: en un medio real parte de la energía de la onda se transforma en energía interna del medio (calor) por rozamiento, y la intensidad disminuye más deprisa que (exponencialmente con la distancia). Eso sí es pérdida de energía de la onda, pero no es lo que expresa la ley del inverso del cuadrado.
La intensidad de una onda es la energía que atraviesa, por unidad de tiempo, la unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación:Una fuente puntual de potencia emite en todas direcciones y sus frentes de onda son esferas de área :Si el medio no absorbe energía, la potencia que atraviesa cualquier esfera centrada en la fuente es la misma, , de donde:La energía total se conserva: lo que ocurre es que se reparte sobre una superficie cada vez mayor, y cada metro cuadrado recibe menos. Este fenómeno se llama atenuación, y es puramente geométrico.
Otra cosa es la absorción: en un medio real parte de la energía de la onda se transforma en energía interna del medio (calor) por rozamiento, y la intensidad disminuye más deprisa que (exponencialmente con la distancia). Eso sí es pérdida de energía de la onda, pero no es lo que expresa la ley del inverso del cuadrado.
3
Consejo
Distingue atenuación (reparto geométrico, ley , se conserva la energía) de absorción (el medio se queda con energía). Escribir constante lo deja claro.
Paso 1 de 3
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