Física Aplicada

Reflexion de física
 Se ha mostrado que las ondas transportan energía: no sólo las ondas en una cuerda, sino todas las ondas. Idee una demostración del hecho de que las ondas transfieren cantidad de movimiento además de energía.

Explicación Imaginemos que cubrimos los extremos de un tubo de cartón con láminas de caucho aseguradas con gomas elásticas para formar un tambor burdo con dos membranas. Ahora, colocamos el tubo en posición horizontal sobre la mesa y suspendemos una pelota de ping-pong de un cordel de modo que la pelota apenas toque una de las láminas de caucho. Si ahora golpeamos la otra lámina de caucho con el dedo, el sonido se propagará a lo largo del tubo, alcanzará la primera lámina de caucho y la pelota rebotará alejándose de la lámina. Esto demuestra que la onda sonora transfiere cantidad de movimiento y energía a la pelota de ping-pong.

Física Aplicada

¿Por qué es importante no hacer ruido en los lugares donde suelen producirse avalanchas? En una película de espías los villanos intentan detener al héroe, que escapa sobre esquíes, disparando un arma de fuego para causar una avalancha. ¿Por qué se produjo la avalancha?

Explicación La esencia de una onda es la propagación de una perturbación a través de un medio. Un sonido impulsivo, como el disparo del arma, causa una perturbación que se propaga en el aire y puede producir un impacto sobre una saliente de nieve que este punto de desprenderse para iniciar una avalancha. Un desastroso suceso de este tipo se produjo en 1916 durante la Primera Guerra Mundial, cuando en los Alpes unos soldados austriacos quedaron sepultados bajo una avalancha causada por el fuego de los cañones. 




Ejemplo/ Rescate del excursionista  
Un excursionista de 80.0 kg queda atrapado en la saliente de una montaña después de una tormenta. Un helicóptero rescata al excursionista: se mantiene encima de él y le baja un cable, la masa del cable es de 8.00 kg y su longitud de 15.0 m. El cable se amarra a uncabestrillo de 70.0 kg de masa. El excursionista se ata al cabestrillo y después el helicóptero acelera hacia arriba. Aterrorizado por colgar del cable a mitad del aire, el excursionista intenta enviar señales al piloto lanzando pulsos transversales por el cable. Un pulso tarda 0.250 s en recorrerla longitud del cable. ¿Cuál es la aceleración del helicóptero?

SOLUCIÓN     

Conceptualizar

 Imagine el efecto de la aceleración del helicóptero sobre el cable. Mientras mayor sea la aceleración haciaarriba, mayor será la tensión en el cable. A su vez, a mayor tensión, mayor la rapidez de los pulsos en el cable.

Categorizar 

Este problema combina dos aspectos: la rapidez de los pulsos en una cuerda y la representación del excursionista y el cabestrillo como una partícula bajo una fuerza neta.

 

Analizar

Use el intervalo de tiempo en que el pulso viaja del excursionista al helicóptero para encontrar la rapidez de los pulsos en el cable:                                  

Resuelva la ecuación (de la rapidez en cuerdas) para la tensión en el cable:

Modele al excursionista y el cabestrillo como una partícula bajo una fuerza neta, y note que la aceleración de estapartícula de masa m es la misma que la aceleración del helicóptero:

Resuelva para la aceleración:

Sustituya valores numéricos:

Finalizar 

 Un cable tiene rigidez además de tensión. La rigidez tiende a regresar un alambre a su forma recta original incluso cuando no esté bajo tensión. Por ejemplo, una cuerda de piano se endereza si se le libera de una forma curva; las cuerdas de embalaje no.

La rigidez representa una fuerza restauradora además de la tensión y aumenta la rapidez de la onda. En consecuencia, para un cable real, la rapidez de 60.0 ms que se determinó muy probablemente se asocia con una aceleración menor del helicóptero

Serway - Faughn, Física, Quinta edición.

Serway - Jewtt, Física para ciencias e ingeniería, Volumen 1, Septima edición.

Libro lonk: http://www.cec.uchile.cl/~vicente.oyanedel/libros/serway.pdf