Pregunta 6 · Física PAU Asturias Ordinaria 2024

Tema: Ondas armónicas: ecuación de onda y movimiento armónico · Del examen Ordinaria (2024)

Enunciado

DATOS y CONSTANTES FÍSICAS

RT=6,37×106 mR_{\text{T}} = 6{,}37\times 10^6\text{ m} · k=9,0×109 N⋅m2⋅C−2k = 9{,}0\times 10^9\text{ N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{C}^{-2} · mp+=1,67×10−27 kgm_{\text{p}^+} = 1{,}67\times 10^{-27}\text{ kg} · c=3,0×108 m⋅s−1c = 3{,}0\times 10^8\text{ m}\cdot\text{s}^{-1} · MSol=1,99×1030 kgM_{\text{Sol}} = 1{,}99\times 10^{30}\text{ kg} · ROrbita Tierra=1,50×1011 mR_{\text{Orbita Tierra}} = 1{,}50\times 10^{11}\text{ m}

G=6,67×10−11 N⋅m2⋅kg−2G = 6{,}67\times 10^{-11}\text{ N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{kg}^{-2} · ∣qe−∣=∣qp+∣=1,6×10−19 C|q_{\text{e}^-}| = |q_{\text{p}^+}| = 1{,}6\times 10^{-19}\text{ C} · me−=9,11×10−31 kgm_{\text{e}^-} = 9{,}11\times 10^{-31}\text{ kg} · h=6,63×10−34 J⋅sh = 6{,}63\times 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s} · MLuna=7,35×1022 kgM_{\text{Luna}} = 7{,}35\times 10^{22}\text{ kg} · ROrbita Luna=3,84×108 mR_{\text{Orbita Luna}} = 3{,}84\times 10^8\text{ m}

μ0=4π×10−7 T⋅m⋅A−1\mu_0 = 4\pi\times 10^{-7}\text{ T}\cdot\text{m}\cdot\text{A}^{-1} · naire=1n_{\text{aire}} = 1 · I0=10−12 W⋅m−2I_0 = 10^{-12}\text{ W}\cdot\text{m}^{-2} · NA=6,02×1023 mol−1N_{\text{A}} = 6{,}02\times 10^{23}\text{ mol}^{-1} · MTierra=5,97×1024 kgM_{\text{Tierra}} = 5{,}97\times 10^{24}\text{ kg} · vsonido=340 m⋅s−1v_{\text{sonido}} = 340\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}

Pregunta 6. Una onda transversal se propaga por una cuerda en el sentido positivo del eje X con una velocidad de 4 m⋅s−14\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}. La onda tiene una amplitud de 0,8 m0{,}8\text{ m} y una frecuencia angular de π/4 rad⋅s−1\pi/4\text{ rad}\cdot\text{s}^{-1}. Si en el instante t=0 st = 0\text{ s} el punto situado en el origen de coordenadas tiene aceleración máxima y positiva, calcula:

a)

La expresión matemática de la onda. (1 punto)

b)

La velocidad de oscilación de un punto de la cuerda situado en x=2 mx = 2\text{ m} en el instante t=10 st = 10\text{ s}. (1 punto)

Enunciado: Pregunta 6 · Física PAU Asturias Ordinaria 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) La expresión matemática de la onda.

Solución: y(x,t)=0,8sin⁡(π4t−π16x+3π2)y(x,t) = 0{,}8\sin\left(\frac{\pi}{4}t - \frac{\pi}{16}x + \frac{3\pi}{2}\right) / y(x,t)=0,8cos⁡(π4t−π16x+π)y(x,t) = 0{,}8\cos\left(\frac{\pi}{4}t - \frac{\pi}{16}x + \pi\right)

b) La velocidad de oscilación de un punto de la cuerda situado en x = 2 m en el instante t = 10 s.

Solución: 0,58 m/s0{,}58\text{ m/s}

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