Ondas, Calor y Fluidos
Trimestre 25-I
TERCER EXAMEN PARCIAL
Sonido, Temperatura y Calor .
Martes 29 de abril de 2025
Indicaciones
• No olviden anotar su nombre y matricula en la parte superior de la primera hoja del
examen.
• Todo ejercicio que no sea legible NO se contará para la calificación del examen.
• En cada respuesta se debe incluir toda el álgebra necesaria para llegar al resultado
explicando el procedimiento seguido. Indiquen claramente el resultado obtenido.
¡Éxito!
Conteste las siguientes preguntas y dos de los siguientes ejercicios.
P1 (5pts) Escriba claramente como se define Temperatura desde un punto de vista
macroscópico y microscópico. Defina que es Calor. Explique claramente la diferencia
entre Temperatura y Calor.
P2 (5pts) ¿Qué es el sonido? ¿Cuál es la descripción matemática de la onda que describe
a las ondas sonoras? ¿Cuáles son las variables fı́sicas relevantes que intervienen en su
descripción?
P3 (5pts) Escriba la Ley Cero de la Termodinámica. Un material común para acolchar
objetos en los paquetes está hecho de burbujas de aire atrapadas entre hojas de
plástico. ¿Este material es más efectivo para evitar que los contenidos del paquete se
muevan en el interior en (a) un dı́a caliente, un dı́a frı́o, (c) dı́as calientes o frı́os?
Ejercicio 1. (15 pts) Un detector estacionario mide la frecuencia de una fuente sonora que
primero se mueve a velocidad constante directamente hacia el detector y luego (tras
pasar por él) se aleja directamente de él. La frecuencia emitida es f . Mientras se
(f 0
−f 0 )
0
0
Si aprox.f al. = 12 ,
y al alejarse es fal.
aproxima, la frecuencia detectada es faprox.
(a) ¿cuál es la relación vs /v entre la velocidad de la fuente y la velocidad del sonido?
0
= 2.0 kHz?
(b) ¿Calcule la longitud de onda si faprox.
Ejercicio 2. (15 pts) Estudiantes del curso de Ondas organizan una fiesta para festejar el final del
trimestre. La reunión es un éxito y llegan muchos “colados”. A medida que aumenta
el número de “invitados”, debes alzar la voz para que un oyente te escuche en
contraste con el ruido de fondo de los demás estudiantes. Sin embargo, una vez que
alcanzas el nivel de gritos, la única manera de que te escuchen es acercándote a tu
oyente, a su “espacio personal”. Modela la situación sustituyéndote por una fuente
puntual isótropa de potencia fija P y sustituyendo a tu oyente por un punto que
absorbe parte de tus ondas sonoras. Estos puntos están inicialmente separados por
ri = 1.20 m. Si el ruido de fondo aumenta en ∆β = 5 dB, el nivel de sonido en tu
oyente también debe aumentar. ¿Qué separación rf se requiere entonces?
Ejercicio 3. (15 pts) Usted vierte 108 cm3 de etanol, a una temperatura de -10.0 0 C, en un
cilindro graduado inicialmente a 20.0 0 C, llenándolo hasta el borde superior. El
cilindro está hecho de vidrio con un calor especı́fico de 840 J/kg K y un coeficiente de
expansión de volumen de 1.2 ×10−5 K −1 ; su masa es de 0.110 kg. La masa del etanol
es de 0.0873 kg.
(a) ¿Cuál será la temperatura final del etanol, una vez que se alcanza el equilibrio
térmico?
(b) ¿Cuánto etanol se desbordará del cilindro antes de alcanzar el equilibrio térmico?