Secundaria Ejercicios de Ondas Sonoras #1

[alumnofisico]

Buenas tardes otro día más!Mi profesor de física nos propuso este ejercicio sobre ondas sonoras hace ya un semana pero no se por donde empezar. Aqui el enunciado:

1- el sonar de un barco en reposo emite una onda sonora de 40000 Hz que llega a un banco de peces que se aleja del barco. la onda se refleja en dicho banco y vuelve al sonar, que detecta en la onda de vuelta una frecuencia de 38840 Hz. Calcula la velocidad a la que se desplaza el banco de peces.

Muchas gracias por vuestra ayuda.

[Alriga]

Re: Ejercicios de Ondas Sonoras #1

Bienvenido a La web de Física, por favor como nuevo miembro lee Consejos para conseguir ayuda de forma efectiva

Aplica la fórmula del efecto Doppler:

$\cancel{f=\dfrac c{c+v} \ f_0}$

$f = 38840 \ Hz$

$f_0=40000 \ Hz$

Y "c" es la velocidad del sonido en el agua que supongo que encontrarás en tu libro o en Internet.

Solo tienes que despejar "v" y ya está.

Saludos.

ACTUALIZADO: Solución errónea, ver explicación en los siguientes posts de arivasm y Richard

Disculpa el lapsus, alumnofisico

[alumnofisico]

Re: Ejercicios de Ondas Sonoras #1

muchisimas gracias (tanto por el consejo como por la ayuda).

[arivasm]

Re: Ejercicios de Ondas Sonoras #1

No tengo claro que ésa sea la forma correcta de hacer el ejercicio.

Suponiendo el barco inmóvil y el banco en movimiento radial respecto del barco (si no me equivoco, la parte tangencial de la velocidad del banco no hay forma de obtenerla mediante Doppler) si el banco se aleja con velocidad radial $v$ y la frecuencia a la que emite el sónar es $f_0$ los frentes de onda llegarán al banco con una frecuencia $\dst f_1 = \frac{c-v}{c} f_0$ (Doppler de fuente inmóvil y observador móvil).

Éste, a su vez reemite (por reflexión) la onda sonora, que llegará al barco con una frecuencia $\dst f=\frac{c}{c+v} f_1$ (Doppler de fuente móvil y observador inmóvil). Es decir $\dst f=\frac{c-v}{c+v}f_0$

Quizá un ejemplo extremo ayude a clarificar la discrepancia: si el banco se alejase con velocidad $c$ el sónar jamás lo alcanzará y no habrá onda reflejada. Si la expresión de Alriga fuese correcta, en cambio, se percibiría una frecuencia $f_0/2$.

[Richard R Richard]

Re: Ejercicios de Ondas Sonoras #1

Cuando el observador se aleja de la fuente recibe
$f'=f_0\dfrac{v_s-v}{v_s}$
Al reflejarse la fuente de aleja del observador
$f''=f'\dfrac{v_s}{v_s+v}$

Combinandolas sale lo que dice arivasm
$f''=f_0\dfrac{v_s-v}{v_s+v}$

Queda que

$v=v_0\dfrac{f_0-f''}{f_0+f''}$

[alumnofisico]

Re: Ejercicios de Ondas Sonoras #1

Antes de todo muchas gracias a arivasm y Richard R Richard por su interés en resolver le ejercicio. Me han ayudado mucho vuestras explicaciones para resolver el ejercicio. Solo añadir que en la expresión al despejar la velocidad del banco de peces hay un error, sería así: v= v0 * ((f0 - f'') / (f0 + f'').

Con todo ello, el resultado sería 22,5 m/s (para aquellos que quieran comprobar si les ha salido bien).

Muchas gracias

[arivasm]

Re: Ejercicios de Ondas Sonoras #1

Con todo ello, el resultado sería 22,5 m/s (para aquellos que quieran comprobar si les ha salido bien).

Luego, una vez más estamos ante un ejercicio con datos inventados... 22,5 m/s = 81 km/h. Como diríamos en Galicia "carallo cos peixes!" (cos peixes=con los peces)

[Richard R Richard]

Re: Ejercicios de Ondas Sonoras #1

Despertaste mi curiosidad, me parecia que no eran tan lentos.... hay mas veloces aún, haz como intento yo, sal de pesca mas seguido (como me gusta buscarle la 5ta pata al gato), que se muevan en banco a esa velocidad mmm no se.

Tiburón mako	Isurus oxyrinchus	12418 19	También conocido como marrajo común o shortfin mako. Según pruebas recientes puede llegar a alcanzar velocidades punta de más de 124 km/h lo que le otorga el puesto de animal más rápido del océano, puesto que anteriormente se atribuía al pez vela con sus 110 km/h.
Pez vela del Pacífico	Istiophorus platypterus	10924	La otra especie es el pez vela del Atlántico (no confundir con pez espada ni con aguja azul)
Pez espada	Xiphias gladius	10025	Se le llama 'el gladiador'. Su pico es largo y aplanado
Atún rojo	Thunnus thynnus	7048	Ver también Thunnus (atún) distinto a Sarda (bonito)
Tiburón azul	Prionace glauca	7050	Superorden Selachimorpha. Ver Anexo:Taxonomía de los tiburones; hay 368 especies
Calamar	Teuthida	6068	El calamar gigante puede medir 18 metros y es el invertebrado más grande
Orca	Orcinus orca	5670 - 5571 72	Es el miembro más grande de la familia de los Delfínidos
Pez volador	Exocoetidae	5573	Familia. Pueden estar hasta 45 s fuera del agua a unos 30 km/h
Delfín común	Delphinus	4088	Habita en las aguas cálidas de todo el mundo.
Delfín mular	Tursiops truncatus	35[cita requerida]	Por su sociabilidad es la especie que suele estar en cautividad
Ballena azul	Balaenoptera musculus	3094	También llamado rorcual azul. Es el animal más grande del planeta, pertenece a la familia Balaenopteridae (rorcuales) a las que alguna referencia señala velocidades de 48 km/h95
Ballena franca	Eubalaena	10109	De la familia Balaenidae, con tres especies: Eubalaena australis, Eubalaena glacialis, Eubalaena japonica

https://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_los_animales

en agua de mar $v_o=1500m/s$ me da v =22.07 m/s o 79,5 km/h

en agua dulce $v_o=1435 m/s$ v= 21.11 m/s o 76 km/h

[arivasm]

Re: Ejercicios de Ondas Sonoras #1

Fantástico! Así podemos completar el resultado: el banco se mueve a unos 80 km/h, luego posiblemente sean atunes (aunque un tanto "acongojados" pues están yendo al tope de sus velocidades e incluso algo más)