Questions: Encuente el valor de A(ω) / F0 correspondiente a la frecuencia f0. Una cuerda de una guitarra tiene una masa de 9 g por cada metro, y está sometida a una tensión de 9 N. Una onda de 5 mm de amplitud y 440 Hz de frecuencia se propaga a través de la cuerda. a Escriba una ecuación que pueda describir esta situación. b Halle la velocidad de propagación de las ondas en dicha cuerda. c Calcule la longitud de onda. d Calcule la potencia promedio que transporta. e Que valor de frecuencia permite disminuir la potencia promedio a un cuarto y cual es la longitud de onda resultante.

Encuente el valor de A(ω) / F0 correspondiente a la frecuencia f0.
Una cuerda de una guitarra tiene una masa de 9 g por cada metro, y está sometida a una tensión de 9 N. Una onda de 5 mm de amplitud y 440 Hz de frecuencia se propaga a través de la cuerda.
a Escriba una ecuación que pueda describir esta situación.
b Halle la velocidad de propagación de las ondas en dicha cuerda.
c Calcule la longitud de onda.
d Calcule la potencia promedio que transporta.
e Que valor de frecuencia permite disminuir la potencia promedio a un cuarto y cual es la longitud de onda resultante.
Transcript text: Encuente el valor de $A(\omega) / F_{0}$ correspondiente a la frecuencia $f_{0}$. Una cuerda de una guitarra tiene una masa de 9 g por cada metro, y está sometida a una tensión de 9 N. Una onda de 5 mm de amplitud y 440 Hz de frecuencia se propaga a través de la cuerda. a Escriba una ecuación que pueda describir esta situación. b Halle la velocidad de propagación de las ondas en dicha cuerda. c Calcule la longitud de onda. d Calcule la potencia promedio que transporta. e Que valor de frecuencia permite disminuir la potencia promedio a un cuarto y cual es la longitud de onda resultante.
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Solution

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Solution Steps

Step 1: Escribir una ecuación que describa la situación

La ecuación de una onda armónica que se propaga en una cuerda puede escribirse como: y(x,t)=Asin(kxωt) y(x, t) = A \sin(kx - \omega t) donde:

  • A A es la amplitud de la onda (5 mm = 0.005 m),
  • k k es el número de onda,
  • ω \omega es la frecuencia angular.

La frecuencia angular ω\omega se relaciona con la frecuencia ff mediante: ω=2πf \omega = 2\pi f Dado que f=440Hz f = 440 \, \text{Hz} : ω=2π×4402764.6015rad/s \omega = 2\pi \times 440 \approx 2764.6015 \, \text{rad/s}

Step 2: Hallar la velocidad de propagación de las ondas en la cuerda

La velocidad de propagación vv de una onda en una cuerda se calcula con la fórmula: v=Tμ v = \sqrt{\frac{T}{\mu}} donde:

  • T T es la tensión de la cuerda (9 N),
  • μ \mu es la densidad lineal de masa (9 g/m = 0.009 kg/m).

Entonces: v=90.009=1000=31.6228m/s v = \sqrt{\frac{9}{0.009}} = \sqrt{1000} = 31.6228 \, \text{m/s}

Step 3: Calcular la longitud de onda

La longitud de onda λ\lambda se relaciona con la velocidad de propagación vv y la frecuencia ff mediante: λ=vf \lambda = \frac{v}{f} Dado que v=31.6228m/s v = 31.6228 \, \text{m/s} y f=440Hz f = 440 \, \text{Hz} : λ=31.62284400.0719m \lambda = \frac{31.6228}{440} \approx 0.0719 \, \text{m}

Final Answer

y(x,t)=0.005sin(kx2764.6015t) \boxed{y(x, t) = 0.005 \sin(kx - 2764.6015 t)} v=31.6228m/s \boxed{v = 31.6228 \, \text{m/s}} λ=0.0719m \boxed{\lambda = 0.0719 \, \text{m}}

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