Задание 4 ЕГЭ, физика: Волны

ЕГЭ ФизикаЗадание 41.5.5 Звук. Скорость звука

Гидроакустик, находящийся на корабле, переговаривается по рации с матросом, находящимся на лодке. Расстояние между кораблем и лодкой составляет 7,5 км. Во время разговора матрос наносит удар гаечным ключом по корпусу своей лодки. Звук от этого удара гидроакустик сначала слышит через рацию, а затем  — через свою гидроакустическую аппаратуру. Считая, что второй звук распространяется в воде со скоростью 1500 м/⁠с, найдите время между ударами, которые слышит гидроакустик. (Ответ дайте в секундах.)

В подтеме 34 задач
Разбор
Главная идея: Разница во времени прихода звука обусловлена тем, что сигнал по рации приходит мгновенно, а звук в воде распространяется с конечной скоростью; нужно найти время прохождения звуком расстояния между объектами.

Шаг 1. Переведём расстояние в метры

Расстояние между кораблем и лодкой: d=7,5 км=7500 мd = 7,5 \text{ км} = 7500 \text{ м}

Это нужно для согласования единиц со скоростью звука в воде.

Шаг 2. Поймём схему получения звуков

Матрос ударяет ключом по корпусу лодки. Гидроакустик слышит два сигнала:

  • Первый — через рацию (почти мгновенно, так как радиоволны распространяются со скоростью света)
  • Второй — через воду (звуковая волна)

Время прихода первого сигнала практически нулевое, второго — конечно.

Шаг 3. Найдём время распространения звука в воде

Звук идёт от лодки до корабля на расстояние dd со скоростью v=1500 м/сv = 1500 \text{ м/с}.

Используем формулу: t=dvt = \frac{d}{v}

Подставляем значения: t=75001500=5 сt = \frac{7500}{1500} = 5 \text{ с}

Шаг 4. Определим интервал между ударами

Первый удар (через рацию) слышен в момент времени t1≈0t_1 \approx 0.

Второй удар (через воду) слышен в момент времени t2=5 сt_2 = 5 \text{ с}.

Время между ударами: Δt=t2−t1=5−0=5 с\Delta t = t_2 - t_1 = 5 - 0 = 5 \text{ с}

Типичные ошибки

  • Использование скорости звука в воздухе (≈340 м/с) вместо скорости в воде (1500 м/с), что даст неправильный результат
  • Неправильный перевод километров в метры или ошибки в арифметике при делении 7500 на 1500
  • Забывание о том, что сигнал по рации идёт практически мгновенно, и попытка учитывать его время распространения
Непонятно?

Похожие задачи