Мальчик наблюдает, как тяжелый камень падает на бетонный тротуар. Через некоторое время он слышит два звука от удара камня: один звук идет по бетону, а другой - по воздуху. Время, прошедшее между ними, составляет 1,2 секунды. Какое расстояние l от человека до места падения камня, если скорость звука в бетоне равна 4500 м/с?
Физика 11 класс Звуковые волны и их распространение
Для решения этой задачи нам нужно понять, как звуки, возникающие в результате падения камня, распространяются по различным средам: бетону и воздуху. Мы знаем, что время между звуками составляет 1,2 секунды, и скорость звука в бетоне равна 4500 м/с. Скорость звука в воздухе примерно равна 343 м/с.
Обозначим расстояние от человека до места падения камня как l. Мы можем рассмотреть два момента:
Согласно условиям задачи, разница во времени между звуками составляет 1,2 секунды:
t2 - t1 = 1,2 с
Теперь можем выразить время для каждого пути:
Подставим эти выражения в уравнение разницы во времени:
(l / 343) - (l / 4500) = 1,2
Теперь найдем общий знаменатель для дробей. Общий знаменатель будет равен 343 * 4500. Упростим уравнение:
(4500l - 343l) / (343 * 4500) = 1,2
Теперь умножим обе стороны на (343 * 4500):
4500l - 343l = 1,2 * (343 * 4500)
Объединим подобные слагаемые:
(4500 - 343)l = 1,2 * (343 * 4500)
Теперь вычислим 4500 - 343:
4500 - 343 = 4157
Подставим это значение обратно в уравнение:
4157l = 1,2 * (343 * 4500)
Теперь вычислим правую часть:
1,2 * 343 * 4500 = 1,2 * 1543500 = 1852200
Теперь у нас есть:
4157l = 1852200
Теперь найдем l:
l = 1852200 / 4157
Выполним деление:
l ≈ 445,4 метра
Таким образом, расстояние от человека до места падения камня составляет примерно 445,4 метра.