Задание 18

Применение информации из текста физического содержания · 63 задания

Задание №18
№18
Изменится ли и, если изменится, то как, намокание древесины, если её натереть воском? Ответ поясните.
Смачивание и капиллярные явления
Задание №18
№18
Может ли воспринимаемый человеком интервал времени между молнией и сопровождающим её громовым раскатом составлять 90 с? Ответ поясните.
Звук
Задание №18
№18
Какой оттенок (голубоватый или красноватый) будет иметь источник белого света, например уличный фонарь, если его рассматривать сквозь туманную дымку?…
Дисперсия света
Задание №18
№18
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). Для механизма электризации, описанного в те…
Постоянный ток. Сила тока. Напряжение
Задание №18
№18
Эффект Доплера справедлив и для звуковых волн. Изменяется ли, и если изменяется, то как, высота тона звукового сигнала поезда при его удалении от набл…
Звук
Задание №18
№18
Зависит ли, и если зависит, то как, глубина промерзания почвы от высоты снежного покрова при прочих равных условиях? Ответ поясните.
Виды теплопередачи
Задание №18
№18
Значительная часть энергии Солнца излучается в инфракрасном диапазоне. Условно различают три составляющие диапазона инфракрасного излучения: коротково…
Электромагнитные волны
Задание №18
№18
Можно ли лёд, находящийся в состоянии, соответствующем точке А на диаграмме, перевести в пар, минуя жидкое состояние? Ответ поясните.
Испарение, конденсация, кипение
Задание №18
№18
Можно ли, используя флотацию, сделать так, чтобы пустая порода всплывала вверх, а крупицы руды оседали на дно? Ответ поясните.
Смачивание и капиллярные явления
Задание №18
№18
На рисунке представлены экспериментальные данные о выбросах оксида углерода и смертности от болезней сердца и органов дыхания в течение нескольких лет…
Явления в природе
Задание №18
№18
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). В случае механизма электризации, описанного…
Постоянный ток. Сила тока. Напряжение
Задание №18
№18
На рисунке представлены процессы нагревания с переходом в жидкое состояние для четырёх веществ, первоначально находившихся в твёрдом состоянии. Какой…
Основные положения МКТ

Задание №18 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Может ли летучая мышь, посылая сигнал частотой 80 кГц, обнаружить мошку размером 1 мм? Скорость звука в воздухе принять равной 320 $\frac{м}{с}$ . Ответ поясните.

Как ориентируются летучие мыши

Летучие мыши обычно живут огромными стаями в пещерах. Влетая
и вылетая из пещеры, каждая мышь издаёт неслышимые нами звуки. Одновременно эти звуки издают тысячи мышей, но это никак не мешает им прекрасно ориентироваться в пространстве в полной темноте и летать,
не сталкиваясь друг с другом. Почему летучие мыши могут уверенно летать
в полнейшей темноте, не натыкаясь на препятствия?

Сегодня главный секрет ориентации летучих мышей можно считать раскрытым: они обладают поразительными по своему совершенству органами ультразвуковой локации. Оказалось, что во время полёта мышь излучает короткие сигналы на частотах примерно от 50 до 100 кГц, а затем принимает отражённые эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и пролетающих вблизи насекомых (см. рисунок 1).

Рисунок 1

Для того, чтобы сигнал был отражён препятствием, наименьший линейный размер этого препятствия должен быть не меньше длины волны посылаемого звука. Использование ультразвука позволяет обнаружить предметы меньших размеров, чем это было бы возможно с помощью более низких звуковых частот. Кроме того, использование ультразвуковых сигналов связано с тем, что с уменьшением длины волны легче реализуется направленность излучения, а это очень важно для эхолокации.

Ваше решениедо 2 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Решение.

Для решения задачи воспользуемся физическими законами распространения волн и условием отражения сигнала, указанным в тексте.

Дано:
$\nu = 80 \text{ кГц} = 80 \cdot 10^{3} \text{ Гц}$
$v = 320 \frac{\text{м}}{\text{с}}$
$d = 1 \text{ мм} = 1 \cdot 10^{-3} \text{ м}$
------------------
Обнаружит ли? — ?

Рассуждение и расчет:
1. Согласно условию задачи, для того чтобы сигнал отразился от объекта, минимальный линейный размер этого объекта $d$ должен быть не меньше длины волны $\lambda$ посылаемого звука. Математически это условие записывается так: $d \ge \lambda$ .
2. Длина волны $\lambda$ связана со скоростью распространения звука $v$ и частотой колебаний $\nu$ формулой:
$\lambda = \frac{v}{\nu}$
3. Вычислим длину волны ультразвукового сигнала, который испускает летучая мышь:
$\lambda = \frac{320 \frac{\text{м}}{\text{с}}}{80 \cdot 10^{3} \text{ Гц}} = \frac{320}{80000} \text{ м} = 0,004 \text{ м}$
Переведем полученное значение в миллиметры:
$0,004 \text{ м} = 4 \text{ мм}$ .
4. Сравним размер мошки $d$ и длину волны $\lambda$ :
Размер мошки $d = 1 \text{ мм}$ .
Длина волны $\lambda = 4 \text{ мм}$ .
Так как $1 \text{ мм} < 4 \text{ мм}$ (то есть $d < \lambda$ ), условие отражения сигнала не выполняется.

Вывод:
Поскольку размер мошки меньше длины волны ультразвукового сигнала, звуковая волна будет огибать это препятствие (явление дифракции), и отчетливого отраженного эхо-сигнала не возникнет. Следовательно, летучая мышь не сможет обнаружить такую мошку при данной частоте сигнала.

Ответ: Нет, не может, так как размер мошки (1 мм) меньше длины волны излучаемого сигнала (4 мм).

Источник: ФИПИ