Задачи › Относительность движения, сложение скоростей

Гудки движущегося поезда

  1. Гудки движущегося поезда

    Росатом 2025/26, 9 кл.
    4/10

    Поезд издаёт протяжные гудки. Если поезд движется к станции со скоростью \(v\), то находящийся на станции обходчик путей слышит гудки продолжительностью \(T_1\). Если поезд движется от станции со скоростью \(2v\), то обходчик путей слышит гудки продолжительностью \(T_2\). Какова продолжительность гудков, которую слышит машинист поезда?

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Продолжительность гудка для наблюдателя равна времени между приходом звука его начала и конца. Запишите это время для движения поезда от станции и к станции, учитывая, что за время гудка \(T\) поезд проходит расстояние \(vT\).

    Ответ

    \(T = \dfrac{1}{3}\,(2T_1 + T_2)\).

    Решение

    Продолжительность гудка при движении поезда от станции увеличивается, потому что начало гудка испускается поездом, находящимся ближе к станции, а конец — поездом, находящимся дальше.

    Пусть поезд движется от станции, и гудок начинается, когда поезд находился на расстоянии \(l\) от станции. Звук начала гудка дойдёт до обходчика через время \(t = \dfrac{l}{c}\) (\(c\) — скорость звука в воздухе). Пусть \(T\) — продолжительность гудка. За это время поезд окажется на расстоянии \(l + vT\) от станции, поэтому звук окончания гудка придёт к обходчику через время \[t_1 = T + \frac{l + vT}{c} = T + t + \frac{v}{c}\,T\] после начала гудка. Продолжительность гудка для обходчика равна \[T_1 = t_1 - t = T + \frac{v}{c}\,T .\] Аналогично, при движении поезда к станции со скоростью \(2v\): \[T_2 = T - \frac{2v}{c}\,T .\] Умножая первое равенство на 2 и складывая со вторым, получим \[T = \frac{1}{3}\,(2T_1 + T_2) .\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи