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Energía de las ondas: Intensidad y potencia 06
La intensidad de la luz solar en la Tierra es de 1500 W/m2. Calcula:
a) Densidad de energía electromagnética en la Tierra.
b) Potencia radiada por el Sol.
Distancia Tierra – Sol = 1,62·108 km
Solución:
Datos: I = 1500 W/m2; r = 1,62·108 km = 1,62·1011 m
a)
b) Hay que calcular la energía que fluye, por unidades de tiempo, a través de una esfera con centro en el Sol y que pasa por la Tierra.
Energía de las ondas: Intensidad y potencia 05
Una fuente de 5 W emite una onda esférica. Calcula la intensidad de onda a 3 m del foco.
Solución:
Datos: P = 5 W; r = 3 m
La intensidad es la energía que, por unidad de tiempo y de área, fluye a través de la esfera. Como el cociente energía – tiempo es la potencia, la intensidad será la potencia por unidad de área, por tanto:
I = P/4 π r2 = 5 W/(4 π·9 m2) = 0,0442 W/m2
Energía de las ondas: Intensidad y potencia 04
A 10 m del foco la intensidad sonora es 2·10 ̶ 11 W/cm2 y la amplitud de vibración es 2 mm. Calcula:
a) Intensidad de la onda.
b) Amplitud de vibración a 20 m del foco.
Solución:
Datos: r1 = 10 m; I1 = 2·10 ̶ 11 W/cm2; A = 2 mm; r2 = 20 m
a) Las unidades de la intensidad indican que se trata de una onda tridimensional.
La energía que, por unidad de tiempo, fluye a través de la esfera 1 (10 m), tiene que ser la misma que fluye a través de la esfera 2 (20 m), por tanto:
Al duplicarse la distancia al foco, la intensidad se hace cuatro veces menor.
b) Para realizar este apartado, relacionaremos la intensidad con la amplitud de oscilación:
Aplicando la anterior expresión a las esferas 1 y 2, tenemos que:
Con la relación intensidad–distancia en el apartado anterior se obtiene:
Al duplicarse la distancia al foco, la amplitud de oscilación se reduce a la mitad.