Dos altavoces S1 y S2, que se encuentran separados una distancia a = 1 m, emiten en fase un tono a la mismafrecuencia. Un observador que se encuentra delante de S1 se da cuenta que la intensidad del sonido se hacemínima cuando se encuentra a una distancia b = 2 m del altavoz. ¿Cuál es la frecuencia mínima del tono emitido?La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s.(1) 720 Hz (2) 360 Hz (3) 170 Hz (4) 180 Hz (5) otro valor
Question
Dos altavoces S1 y S2, que se encuentran separados una distancia a = 1 m, emiten en fase un tono a la mismafrecuencia. Un observador que se encuentra delante de S1 se da cuenta que la intensidad del sonido se hacemínima cuando se encuentra a una distancia b = 2 m del altavoz. ¿Cuál es la frecuencia mínima del tono emitido?La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s.(1) 720 Hz (2) 360 Hz (3) 170 Hz (4) 180 Hz (5) otro valor
Solution
Para resolver este problema, necesitamos usar la fórmula para la interferencia destructiva en ondas de sonido. La interferencia destructiva ocurre cuando las ondas de sonido de los dos altavoces se cancelan entre sí, lo que resulta en una intensidad mínima de sonido. Esto ocurre cuando la diferencia de camino entre las dos ondas es igual a un número impar de medias longitudes de onda.
La diferencia de camino es la diferencia entre las distancias desde cada altavoz al punto donde se observa la interferencia. En este caso, la diferencia de camino es la hipotenusa de un triángulo rectángulo con lados de longitud a/2 y b, menos la distancia b. Usando el teorema de Pitágoras, la hipotenusa es sqrt((a/2)^2 + b^2). Por lo tanto, la diferencia de camino es sqrt((a/2)^2 + b^2) - b.
La longitud de onda de las ondas de sonido es la velocidad del sonido dividida por la frecuencia. Por lo tanto, la frecuencia es la velocidad del sonido dividida por la longitud de onda.
Entonces, para la interferencia destructiva, tenemos que la diferencia de camino es igual a un número impar de medias longitudes de onda. Es decir, sqrt((a/2)^2 + b^2) - b = (2n+1)(λ/2), donde n es un número entero. Para la frecuencia mínima, queremos el valor más pequeño de n que satisface esta ecuación, que es n=0.
Sustituyendo los valores dados en el problema, obtenemos que sqrt((1/2)^2 + 2^2) - 2 = (2*0+1)(λ/2), lo que nos da λ = 2(sqrt(5/4) - 1) metros.
Finalmente, la frecuencia es la velocidad del sonido dividida por la longitud de onda, que es 340 / (2(sqrt(5/4) - 1)) = 170 Hz. Por lo tanto, la respuesta correcta es (3) 170 Hz.
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