Какова скорость потока? (5 апреля 2009)

Ультразвук применяют для косвенного измерения скорости потоков жидкости или газов. Какова скорость потока, если расстояние между вибраторами L = 100 м ультразвук проходит в одном направлении за 0,5 с, а в противоположном — за 1 с? Почему результат измерения не зависит от температуры жидкости?

Сборник задач по физике для 8-10 класов средней школы. В. П. Демкович, Л. П. Демкович. 1981 г., Москва, "Просвещение".

Я не знаю, почему ультразвук проходит в одном направлении за одно время, а в другом — за другое время. Скорость ультразвука уменьшается?
Уьтразвук идет в воде и его скорость относительно воды постоянна. Но вода его "сносит" как лодку по реке. Ведь моторная лодка вверх по реке плывет медленнее чем вниз, вот и ультразвук тоже.
Я тоже сначала так подумал, но, составив уравнение, не решил или неправильно составил его:

L/(vуз − vп) − L/(vуз + vп) = 0,5.

Думаю так:

V1 = L/t1,

V2 = L/t2,

где V1 и V2 — скорости волны относительно неподвижной СО по течению и против соответственно. Дальше записываем закон сложения скоростей:

V1 = V0 + U,

V2 = V0 − U,

где Vo — скорость волны относительно воды, U — скорость потока. Решая эти уравнения, получим: U = 50 м/с.

Точно. А почему в моем решении скорость потока равна 1695 м/с? Ведь условие задачи, по-видимому, записано верно. Однако у меня есть предположение, почему данное уравнение неприемлемо.
Ваше уравнение записано, скорее всего, верно (чтобы сказать наверняка, нужно записать его в общем виде), однако его недостаточно для решения задачи, ведь в нем два неизвестных (по условию задачи жидкость нам не дана).
В отличие от электромагнитных волн, которым среда не нужна, акустические распространяются только в среде и относительно среды, которая тоже может двигаться. Поскольку условий два, можно выловить не только скорость потока, но и собственную скорость звука. В тех обозначениях, которые здесь уже использовались,

V1 = L / t1 = 100 / 0.5 = 200 м/с,

V2 = L / t2 = 100 / 1 = 100 м/с,

где V1 и V2 — скорости звука по течению и против течения, соответственно. Далее:

Vo + U = V1,

Vo − U = V2, отсюда:

Vo = (V1 + V2) / 2 = 150 м/с   и

U = (V1 − V2) / 2 = 50 м/с,

где Vo — собственная скорость звука, а U — скорость потока.

Видимо, речь идет о газе, а не о жидкости, иначе скорость звука была бы не 150 м/с, а раз в десять больше. Поэтому как раз непонятно, почему результаты измерений не зависят от температуры. В газах квадрат скорости звука пропорционален абсолютной температуре. Для ультразвука, я думаю, то же самое, что и для звука, потому что скорость распространения звука от частоты не зависит или зависит очень слабо (то есть дисперсия в акустике отсутствует, ну почти).