Механика — Задание 19 ОГЭ по физике №00040306

Что дано

• частота сигнала $\nu=80$ кГц $=80\,000$ Гц;
• скорость звука в воздухе $v=320$ м/с;
• размер мухи $d=1$ см $=10$ мм.

Идея

Летучая мышь охотится с помощью эхолокации: посылает ультразвуковой импульс и ловит вернувшееся эхо. Но не любая добыча даёт эхо. Работает такое правило:

• если препятствие крупнее длины волны, волна от него отражается — эхо есть, цель «видна»;
• если препятствие мельче длины волны, волна его огибает (это явление называется дифракцией), заметного отражения не получается.

Значит, нужно найти длину волны сигнала и сравнить её с размером мухи.

Формула и расчёт

$$\lambda=\frac{v}{\nu}$$

$$\lambda=\frac{320\ \text{м/с}}{80\,000\ \text{Гц}}=0{,}004\ \text{м}=4\ \text{мм}$$

Сравниваем

Длина волны 4 мм, размер мухи 10 мм — муха в два с половиной раза больше длины волны. Такое препятствие для ультразвука уже «непрозрачно»: волна от него отражается, и эхо возвращается к мыши.

Вывод

Да, летучая мышь способна обнаружить муху размером 1 см сигналом частотой 80 кГц. Именно поэтому охотничьи сигналы летучих мышей такие высокочастотные: чем выше частота, тем короче длина волны и тем более мелкую добычу удаётся заметить.