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Ecuación de una onda cuando cambia su velocidad pero no su frecuencia (5829)

Viernes 4 de octubre de 2019, por F_y_Q

Una onda que tiene una ecuacion, en unidades SI:

$y = 0.4\cdot cos \left[\pi \left(\frac{x}{2} - \frac{t}{4}\right) \right]$

Pasa del medio en el que se propagan a otro donde su velocidad se duplica y su amplitud se reduce a la mitad. Escribe la ecuación de propagación de la onda en el segundo medio, considerando que la frecuencia permanece constante.

La ecuación general de una onda de ese tipo es:

$y = A\cdot cos (\omega \cdot t - k\cdot x)$

Por comparación puedes ver que:

$\omega = \frac{\pi}{4}$ y $k = \frac{\pi}{2}$

La velocidad de propagación es igual al cociente entre la velocidad angular y el número de ondas. Si haces el cociente entre las velocidades de propagación entre el primer y segundo medio:

$\frac{v_2}{v_1} = \frac{\frac{\omega_1}{k_1}}{\frac{\omega_2}{k_2}}$

La frecuencia angular es $\omega = 2\pi\cdot f$ y el enunciado dice que la frecuencia debe ser igual, por lo tanto $\omega_1 = \omega_2$ y reescribes la ecuación anterior:

$\frac{v_2}{v_1} = \frac{\frac{\cancel{\omega}}{k_1}}{\frac{\cancel{\omega}}{k_2}}\ \to\ \frac{v_2}{v_1} = 2 = \frac{k_2}{k_1}\ \to\ \color[RGB]{2,112,20}{\bm{k_2 = 2k_1}}$

Ya puedes escribir la ecuación de propagación de la onda en el segundo medio:

$\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{y = 0.2\cdot cos \left[\pi \left(x - \frac{t}{4}\right) \right]}}}$

Ecuación de una onda cuando cambia su velocidad pero no su frecuencia (5829)

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