Pregunta 5 · Física PAU Asturias Ordinaria 2023

Tema: Ondas armónicas: ecuación de onda y movimiento armónico · Del examen Ordinaria (2023)

Enunciado

Una onda transversal se propaga en el sentido positivo del eje X con una velocidad de propagación de 3/4 m⋅s−13/4\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}, según la ecuación y(x,t)=A sen(kx−ωt+φ)y(x, t) = A\text{ sen}(kx - \omega t + \varphi). En el instante t=1 st = 1\text{ s}, el punto situado en x=1 mx = 1\text{ m} tiene una aceleración de 27π2 cm⋅s−227\pi^2\text{ cm}\cdot\text{s}^{-2} y una elongación de −3 cm-3\text{ cm}. Además, en el instante t=0 st = 0\text{ s} el punto situado en x=0x = 0 tiene la máxima elongación, y(0,0)=3 cmy(0, 0) = 3\text{ cm}. Determine:

a)

La frecuencia angular, el número de onda, la amplitud y la fase inicial de la onda.

b)

La velocidad de vibración de un punto del medio en el que se propaga la onda, situado a 25 cm del foco emisor, en el instante t=2 st = 2\text{ s}.

Enunciado: Pregunta 5 · Física PAU Asturias Ordinaria 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) La frecuencia angular

Solución: 3π rad/s/9,42 rad/s3\pi\text{ rad/s} / 9{,}42\text{ rad/s}

a) El número de onda

Solución: 4π m−1/12,57 m−1/4π rad/m/12,57 rad/m4\pi\text{ m}^{-1} / 12{,}57\text{ m}^{-1} / 4\pi\text{ rad/m} / 12{,}57\text{ rad/m}

a) La amplitud

Solución: 0,03 m/3 cm0{,}03\text{ m} / 3\text{ cm}

a) La fase inicial

Solución: π/2 rad/1,57 rad\pi/2\text{ rad} / 1{,}57\text{ rad}

b) La velocidad de vibración de un punto del medio situado a 25 cm del foco emisor, en el instante t = 2 s

Solución: 0 m/s/0 cm/s0\text{ m/s} / 0\text{ cm/s}

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