Варианты к заданию 4

Таблица 18

Вариант	Диаметр стола , м	Высота подвеса светильника , м	Сила света , кд
1	2	3	4
1	0,5	2	200
2	0,8	3,5	250
3	1	1,5	300
4	1,5	2,7	100
5	2	3	150
6	0,7	4	350
7	2	4,5	300
8	0,5	4,5	350
9	0,8	4	200
10	1	3,5	150
11	1,5	2	250
12	0,5	1	200
13	0,85	3	100
14	1,75	4	300
15	2,5	5	200
16	0,5	1,5	250
17	0,8	2	300
18	1	1,5	150
19	0,7	2	250
20	0,8	3	300
21	2	0,8	250
22	1,5	3,5	300
23	2	4	350
24	1,5	3	150
25	2	2,5	200

Задание 5.

Легко заметить, что высота звука сирены пожарной машины, движущейся с большой скоростью, резко падает после того, как эта машина пронесется мимо наблюдателя. Высота звука двигателя гоночного автомобиля тоже изменяется, когда он проезжает мимо наблюдателя. Если источник звука приближается к наблюдателю, высота звука возрастает по сравнению с тем, когда источник звука покоился. Если же источник звука удаляется от наблюдателя, то высота звука понижается. Это явление называется эффектом Доплера и имеет место для всех типов волн. Рассмотрим теперь причины его возникновения и вычислим изменение частоты звуковых волн, обусловленное этим эффектом.

Рассмотрим для конкретности пожарный автомобиль, сирена которого, когда автомобиль стоит на месте, испускает звук определенной частоты во всех направлениях, как показано на рисунке 50 (а). Пусть теперь пожарный автомобиль начал двигаться, а сирена продолжает испускать звуковые волны на той же частоте. Однако во время движения звуковые волны, испускаемые сиреной вперед, будут располагаться ближе друг к другу, чем в случае, когда автомобиль не двигался, что и показано на рисунке 50 (б). Это происходит потому, что в процессе своего движения пожарный автомобиль «догоняет» испущенные ранее волны. Таким образом, наблюдатель у дороги заметит большее число волновых гребней, проходящих мимо него в единицу времени, и, следовательно, для него частота звука будет выше. С другой стороны, волны, распространяющиеся позади автомобиля, будут дальше отстоять друг от друга, поскольку автомобиль как бы «отрывается» от них. Следовательно, за единицу времени мимо наблюдателя, находящегося позади автомобиля, пройдет меньшее количество волновых гребней, и высота звука будет ниже.

Рисунок 50. Схема, иллюстрирующая эффект Доплера при движении источника шума

Если падающую и отраженную звуковые волны наложить одна на другую, то возникнет суперпозиция, что приводит к биениям. Частота биений равна разности частот двух волн, и в рассмотренном выше примере она равнялась бы 100 Гц. Такое проявление эффекта Доплера широко используется в различных медицинских приборах, использующих, как правило, ультразвуковые волны в МГц диапазоне частот. Эффект Доплера лежит также в основе метода обнаружения с помощью радара автомобилей, которые превышают предписываемую скорость движения, но в этом случае используются электромагнитные (радио) волны, а не звуковые.

Рассмотрим разные варианты взаимного расположения источника звука и приемника:

1. Источник и приемник покоятся относительно среды: .

2. Приемник приближается к источнику, а источник покоится, то есть . .

3. Источник приближается к приемнику, а приемник покоится, то есть . .

4. Источник и приемник движутся относительно друг друга .

Звук заводского гудка имеет частоту . Если дует северный ветер со скоростью , то звук какой частоты будет слышать покоящийся наблюдатель, находящийся, в стороне от завода (таблица 6)? Звук какой частоты будет слышать велосипедист, приближающийся со скоростью10 м/с к гудку с севера или с запада? Температура воздуха принять равной 25 °С.