تستخدم سفينة موجات السونار بتردد 22.5KHz. فإذا كانت سرعة الصوت في ماء البحر m/s 1533 فما مقدار التردّد الذي يصل السفينة بعد انعكاسه عن حوت يتحرك بسرعة m/s 4.15 مبتعدا عن السفينة ؟ افترض أن السفينة ساكنة ؟؟
الإجابة الصحيحة من خلال موقع بوابة الإجابات هي:
22.3 kHz
لحل هذه المسألة التي تتعلق بظاهرة "تأثير دوبلر" (Doppler Effect) للأصوات في الماء، نتبع الخطوات البسيطة التالية:
1. تحديد المعطيات:
- تردد المصدر (السفينة): $f = 22.5 \text{ kHz} = 22500 \text{ Hz}$
- سرعة الصوت في الماء: $v = 1533 \text{ m/s}$
- سرعة الحوت (الجسم المتحرك): $v_d = 4.15 \text{ m/s}$ (الحوت يتحرك مبتعداً)
- سرعة السفينة (المستقبل/المصدر الأول): ساكنة ($v_s = 0$)
2. فهم الفكرة الفيزيائية:
المسألة تتكون من مرحلتين:
- المرحلة الأولى: الحوت يعمل كـ "مستقبل" تتحرك نحوه موجات السونار الصادرة من السفينة الساكنة. وبما أن الحوت يبتعد عن السفينة، فإن التردد الذي يستقبله الحوت سيقل.
- المرحلة الثانية: الحوت يرتد الصدى ويعمل كـ "مصدر" جديد للصوت يتحرك مبتعداً عن السفينة الساكنة، مما يؤدي إلى تقليل التردد مرة أخرى حتى يصل إلى السفينة.
3. خطوات الحل القانونية:
- خطوة أ: حساب التردد الذي يستقبله الحوت ($f'$):
بما أن الحوت يبتعد عن مصدر الصوت (السفينة):
$$f' = f \times \left( \frac{v - v_d}{v} \right)$$
$$f' = 22500 \times \left( \frac{1533 - 4.15}{1533} \right)$$
$$f' = 22500 \times \left( \frac{1528.85}{1533} \right) \approx 22439 \text{ Hz}$$
- خطوة ب: حساب التردد المنعكس الذي يصل إلى السفينة ($f''$):
الآن أصبح الحوت هو المصدر الذي يصدر صدى بتردد $f'$ وهو يبتعد عن السفينة الساكنة:
$$f'' = f' \times \left( \frac{v}{v + v_s} \right)$$
*(بما أن السفينة ساكنة، فإن سرعة المستقبل تساوي صفراً $v_s = 0$)*
$$f'' = 22439 \times \left( \frac{1533}{1533 + 4.15} \right)$$
$$f'' = 22439 \times \left( \frac{1533}{1537.15} \right) \approx 22328 \text{ Hz}$$
4. النتيجة النهائية:
بتحويل الناتج إلى وحدة الكيلو هرتز وتقريبه:
$$\frac{22328}{1000} \approx 22.3 \text{ kHz}$$
اذا كان لديك إجابة افضل او هناك خطأ في الإجابة علي سؤال تستخدم سفينة موجات السونار بتردد 22.5KHz. فإذا كانت سرعة الصوت في ماء البحر m/s 1533 فما مقدار التردّد الذي يصل السفينة بعد انعكاسه عن حوت يتحرك بسرعة m/s 4.15 مبتعدا عن السفينة ؟ افترض أن السفينة ساكنة ؟ اترك تعليق فورآ.
