Một tàu ngầm đang lặn xuống theo phương thẳng đứng với vận tốc không đổi v. Máy sonar định vị của tàu phát tín hiệu siêu âm theo

Câu hỏi 1.9 trang 10 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một tàu ngầm đang lặn xuống theo phương thẳng đứng với vận tốc không đổi v. Máy sonar định vị của tàu phát tín hiệu siêu âm theo phương thẳng đứng xuống đáy biển. Biết thời gian tín hiệu đi từ tàu xuống đáy biển là t₁, thời gian tín hiệu phản hồi từ đáy biển tới tàu là t₂, vận tốc của siêu âm trong nước biển là u và đáy biển nằm ngang. Tính vận tốc lặn v của tàu theo u, t₁, t₂.

Trả lời

Cách 1:

Trong thời gian $\left(t_1+t_2\right)$con tàu đã lặn sâu được một đoạn $d=v\left(t_1+t_2\right)\Rightarrow v=\frac{d}{t_1+t_2}$ (1)

Trong thời gian t₁ tín hiệu phát truyền được một đoạn $d_2=u{t}_2$

Vì$d=d_1-d_2=u\left(t_1-t_2\right)$ (2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow v=u\frac{t_1-t_2}{t_1+t_2}$

Cách 2:

Độ dịch chuyển của tàu ngầm từ khi phát tín hiệu âm tới khi nhận được tín hiệu là:

$\overrightarrow{d}=\overrightarrow{v}\left(t_1+t_2\right)\Rightarrow v=\frac{d}{t_1+t_2}$

Độ dịch chuyển của tín hiệu âm từ khi được phát ra từ tàu tới khi phản hồi về tàu là $\overrightarrow{d\text{'}}={\overrightarrow{d}}_1+{\overrightarrow{d}}_2$trong đó ${\overrightarrow{d}}_1$ là độ dịch chuyển của tín hiệu phát: ${\overrightarrow{d}}_1=\overrightarrow{u}.t_1;{\overrightarrow{d}}_2$ là độ dịch chuyển của tín hiệu phản hồi: ${\overrightarrow{d}}_2=\overrightarrow{u}.t_2$ (dấu “- ” vì tín hiệu phản hồi chuyển động ngược chiều với tín hiệu phát).

$d\text{'}=u{t}_1-u{t}_2\Rightarrow d\text{'}=u\left(t_1-t_2\right)$

Hình trên cho thấy $\overrightarrow{d}\text{'}=\overrightarrow{d}\Rightarrow d=u\left(t_1-t_2\right)$ (2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow v=u\frac{t_1-t_2}{t_1+t_2}$

Xem thêm các bài giải sách bài tập Vật Lí lớp 10 sách Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 1: Làm quen với vật lí

Bài 4: Độ dịch chuyển và quãng đường đi được

Bài 5: Tốc độ và vận tốc

Bài 7: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian

Bài 8: Chuyển động biến đổi. Gia tốc

Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều