Global EE

Тепловые Явления — Задание 18 ОГЭ по физике №00018534

Задание №18. Текстовая Качественная Задача

Тепловые Явления

№2. Задание 18

ID: 00018534

Может ли летучая мышь, посылая сигнал частотой $80$ кГц, обнаружить мошку размером $1$ мм? Скорость звука в воздухе принять равной $320$ м/с. Ответ поясните.

Как ориентируются летучие мыши

Летучие мыши обычно живут огромными стаями в пещерах, в которых они прекрасно ориентируются в полной темноте. Влетая и вылетая из пещеры, каждая мышь издаёт неслышимые нами звуки. Одновременно эти звуки издают тысячи мышей, но это никак не мешает им прекрасно ориентироваться в пространстве в полной темноте и летать, не сталкиваясь друг с другом. Удивительное свойство этих ночных животных — умение ориентироваться в пространстве без помощи зрения — связано с их способностью испускать и улавливать ультразвуковые волны.

Во время полёта мышь излучает короткие сигналы на частоте около $80$ кГц, а затем принимает отражённые эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и от пролетающих вблизи насекомых.

Для того чтобы сигнал был отражён препятствием, наименьший линейный размер этого препятствия должен быть не меньше длины волны посылаемого звука. Использование ультразвука позволяет обнаружить предметы меньших размеров, чем можно было бы обнаружить, используя более низкие звуковые частоты. Кроме того, использование ультразвуковых сигналов связано с тем, что с уменьшением длины волны легче реализуется направленность излучения, а это очень важно для эхолокации.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

В тексте сказано главное правило эхолокации: чтобы звук отразился от предмета, размер предмета должен быть не меньше длины волны. Значит, надо сравнить размер мошки и длину волны сигнала мыши.

Считаем длину волны

Длина волны связана со скоростью и частотой: $\lambda=\dfrac{v}{f}$. Подставляем ($80$ кГц $=80\,000$ Гц):

$\lambda=\dfrac{320}{80\,000}=0{,}004$ м $=4$ мм.

Сравниваем

Размер мошки $1$ мм меньше длины волны $4$ мм. Препятствие меньше длины волны звук почти не отражает — он его «обтекает». Значит, обнаружить мошку этим сигналом мышь не сможет.

Ответ: нет, не может: длина волны сигнала $\lambda=4$ мм больше размера мошки ($1$ мм), поэтому звук от неё практически не отражается.

Ответ

Нет. Длина волны $\lambda=v/f=320/80000=0{,}004$ м $=4$ мм больше размера мошки ($1$ мм), поэтому сигнал от неё почти не отражается и мышь её не обнаружит.

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)