Астрофизический портал | |
|
Какова скорость потока? (5 апреля 2009)
Mr.Serge - 5 апреля, 2009 - 12:07
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".
- версия для печати
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Комментарии
L/(vуз − vп) − L/(vуз + vп) = 0,5.
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.
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).