Задачи › Эффект Доплера

Свисток приближающегося локомотива

  1. Свисток приближающегося локомотива

    Курчатов 2020/21, 7 кл.
    4/10

    Локомотив приближается к вокзалу с постоянной скоростью, двигаясь по линейному участку пути. Машинист даёт свисток в течение фиксированного промежутка времени \(t_0 = 10\text{ с}\), но диспетчер вокзала, ожидающий поезд, измеряет время доносящегося до него свиста как \(t_1 = 9\text{ с}\). Найдите скорость поезда \(v\). Скорость звука в воздухе \(c = 340\text{ м/с}\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сравните, сколько времени звук идёт от места начала свистка и от места его окончания. Насколько изменилось расстояние до станции за время свистка?

    Ответ

    \(v = \dfrac{t_0 - t_1}{t_0}\,c = 34\text{ м/с}\).

    Решение

    Пусть \(L\) — расстояние от локомотива до вокзала в момент, когда машинист начинает давать свисток. Время, необходимое звуку, чтобы добраться до диспетчера станции в этот момент, равно \[\tau_A = \dfrac{L}{c}.\] Когда свисток прекращается, расстояние от локомотива до диспетчера равно \(L - v t_0\), поэтому время распространения звука с этого расстояния равно \[\tau_B = \dfrac{L - v t_0}{c}.\] Пусть машинист начинает свисток в момент \(\tau_0\) и заканчивает в момент \(\tau_0 + t_0\). Диспетчер слышит начало свистка в момент \(\tau_0 + \tau_A\) и его окончание в момент \(\tau_0 + t_0 + \tau_B\). Разность этих моментов — измеренное диспетчером время свистка \(t_1\): \[t_1 = t_0 - \tau_A + \tau_B = t_0 - \dfrac{v}{c}\,t_0.\] Отсюда \[v = \dfrac{t_0 - t_1}{t_0}\,c = 34\text{ м/с}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи