Решение: Обнаружение мошки ультразвуком
Статья к заданиюКак ориентируются летучие мыши
Прочитайте текст и выполните задания.
Как ориентируются летучие мыши
Летучие мыши обычно живут огромными стаями в пещерах. 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. Почему летучие мыши могут уверенно летать в полнейшей темноте, не натыкаясь на препятствия?
Сегодня главный секрет ориентации летучих мышей можно считать раскрытым: они обладают поразительными по своему совершенству органами ультразвуковой локации. Оказалось, что во время полёта мышь излучает короткие сигналы на частотах примерно от 50 до 100 кГц, а затем принимает отражённые эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и пролетающих вблизи насекомых (см. рисунок 1).
Рисунок 1
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 это было бы возможно с помощью более низких звуковых частот. Кроме того, использование ультразвуковых сигналов связано с тем, что с уменьшением длины волны легче реализуется направленность излучения, а это очень важно для эхолокации.
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. Используйте сведения из приведённого материала.
Решение по шагам
3 шагаНайдём длину волны посылаемого звукового сигнала по формуле связи скорости, частоты и длины волны.
$$\lambda = \dfrac{v}{\nu}$$Подставим значения скорости звука и частоты сигнала:
$$\lambda = \dfrac{320}{80\,000} = 0{,}004\ \text{м} = 4\ \text{мм}$$Для отражения сигнала наименьший линейный размер препятствия должен быть не меньше длины волны. Размер мошки равен $1\ \text{мм}$, что меньше длины волны $4\ \text{мм}$.
Нет, летучая мышь не сможет обнаружить мошку: длина волны сигнала равна 4 мм, а размер мошки — 1 мм, поэтому сигнал не будет достаточно отражаться от неё.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Неправильно переводят частоту 80 кГц в герцы.
Сравнивают размер мошки со скоростью звука вместо длины волны.
Делают вывод о возможности обнаружения без сравнения размера препятствия с длиной волны.