TwiddleLab / Физика / Волны и звук
Эхо: сонар и ультразвук
Что ты узнаешь
- Волны отражаются: звук отскакивает от стены, мотылька или морского дна в виде эха.
- Время эха покрывает путь туда и обратно, поэтому расстояние = скорость × время ÷ 2.
- Летучие мыши, корабельные сонары и аппараты УЗИ находят вещи так: это эхолокация.
Как идёт урок
Летучие мыши охотятся в полной темноте. Откуда они знают, что мотылёк ровно в 3,4 метра?
Мышь щёлкает и слушает эхо.
Проследи один щелчок туда и обратно.
Двигай мотылька, пока его эхо не займёт ровно 30 мс.
За 0,03 с звук проходит 343 × 0,03 = 10,3 м. Это путь туда и обратно, поэтому мотылёк на половине: 5,15 м.
Эхо в одном правиле.
Волны отражаются от того, что на пути. Отражённый звук это эхо.
Время эха это путь туда и обратно, поэтому: расстояние = скорость × время ÷ 2.
Эхолокация: летучие мыши и дельфины щёлкают; корабли используют сонар (в морской воде звук идёт около 1480 м/с); врачи используют ультразвук, звук слишком высокий для нас, чтобы видеть внутри тела.
Упрощение: считаем, что каждое эхо идёт прямо обратно, а скорость постоянна. В настоящей морской воде скорость немного меняется с температурой и глубиной.
Игра: тёмная пещера. Проведи лодку с сонаром, сделав как можно меньше сигналов.
В каждой секции три канала. Скала ближе 10 м значит удар.
Корабль шесть раз посылает сигнал на морское дно. Нарисуй дно.
Каждый сигнал даёт одну глубину: 1480 м/с × время эха ÷ 2. Соедини глубины, и получится форма дна.
Код: пусть цикл превратит все времена эха в глубины.
Цикл выполняет свои строки с отступом по разу для каждого элемента списка. Каждый раз t это следующее время эха.
Кричишь у скалы и слышишь эхо через 0,5 с. Как далеко скала?
Крик доходит до скалы и обратно за 0,5 с: 343 × 0,5 = 171,5 м. Половина это 85,75 м.
Твоё морское дно против настоящей карты сонара.
Предыдущий урок: Высота и громкость · Следующий урок: Волны складываются: интерференция · Часть курса: Волны и звук
Уроки интерактивные и работают на JavaScript. Включи его, чтобы играть.
