Свисток приближающегося локомотива
4/10Локомотив 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
ПодсказкаСравните, сколько времени звук идёт от места начала свистка и от места его окончания. Насколько изменилось расстояние до станции за время свистка?
Ответ\(v = \dfrac{t_0 - t_1}{t_0}\,c = 34\text{ м/с}\).
РешениеПусть \(L\) — 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 \[v = \dfrac{t_0 - t_1}{t_0}\,c = 34\text{ м/с}.\]
Похожие задачи
- Радар ДПС и эффект Доплера ИОШ 2016/17, 11 кл.
- Длительность сигнала автомобиля Росатом 2016/17, 11 кл.
- Сигнал мотоциклистов Физтех 2023/24, 9 кл.
- Вспышки и хлопки фейерверка «Бельчонок» 2024/25, 7 кл.
- Сигнал поезда на двух приёмниках Физтех 2025/26, 9 кл.
- Волны от катера у берега МОШ 2014/15, 10 кл.