Звук с моста и ускорение лодки
Лодка длиной \(L\) движется по реке с ускорением \(a\). На мосту высоты \(H\), расположенному перпендикулярно движению лодки, установили источник звука с частотой испускания \(\nu_0\). Капитан на носу замечает источник звука под углом \(\alpha\) к горизонту и регистрирует частоту \(\nu_1\). Спустя некоторое время матрос на корме, в этот момент находящийся там же, где был капитан, замечает тот же источник под тем же углом и регистрирует частоту \(\nu_2\). Найдите ускорение лодки. Скорость звука в воздухе равна \(c\).
▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаЗапишите эффект Доплера для движущегося приёмника: проекция скорости лодки на направление на источник даёт поправку к частоте. Одинаковый угол означает одинаковую проекцию в обоих измерениях, а разность квадратов скоростей даёт ускорение.
▶ОтветСкрыть: ответ
Ответ\(a=\dfrac{c^{2}}{2L\cos^{2}\alpha}\left[\left(\dfrac{\nu_2-\nu_0}{\nu_0}\right)^{2}-\left(\dfrac{\nu_1-\nu_0}{\nu_0}\right)^{2}\right]\).
▶РешениеСкрыть: решение
РешениеЭффект Доплера для приёмника, движущегося со скоростью \(V\) под углом \(\alpha\) к направлению на источник: \(\nu=\nu_0\left(1+\dfrac{V\cos\alpha}{c}\right)\). Отсюда для каждой из двух регистраций \(V_i=\dfrac{c}{\cos\alpha}\left(\dfrac{\nu_i-\nu_0}{\nu_0}\right)\), \(i=1,2\). Лодка движется с постоянным ускорением, поэтому между двумя регистрациями \(V_2^2-V_1^2=2aL\), откуда \(a=\dfrac{V_2^2-V_1^2}{2L}\). Подставляя \(V_i\), получаем ответ.
Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.
Похожие задачи
- Радар-спидометр Белорусская 2010/11, заключительный этап, 11 кл.
- Длительность сигнала автомобиля Росатом 2016/17, заключительный этап, 11 кл.
- Свисток приближающегося локомотива Курчатов 2020/21, заключительный этап, 7 кл.
- Полосатый костюм «Шаг в будущее» 2024/25, заключительный этап, 11 кл.
- Радиосигнал между кораблями МОШ 1990/91, заключительный этап, 8 кл.
- Частота ультразвука МОШ 2022/23, заключительный этап, 9 кл.