Перейти в начало сайта Перейти в начало сайта
Электронная библиотека «Наука и техника»
n-t.ru: Наука и техника
Начало сайта / Раритетные издания / Смотри в корень!
Начало сайта / Раритетные издания / Смотри в корень!

Научные статьи

Физика звёзд

Физика микромира

Журналы

Природа

Наука и жизнь

Природа и люди

Техника – молодёжи

Нобелевские лауреаты

Премия по физике

Премия по химии

Премия по литературе

Премия по медицине

Премия по экономике

Премия мира

Книги

Биологически активные

Законы Паркинсона

Люди и биты. Информационный взрыв: что он несет

Парадокс XX века

У истоков дизайна

Химия вокруг нас

Издания НиТ

Батарейки и аккумуляторы

Охранные системы

Источники энергии

Свет и тепло

Научно-популярные статьи

Наука сегодня

Научные гипотезы

Теория относительности

История науки

Научные развлечения

Техника сегодня

История техники

Измерения в технике

Источники энергии

Наука и религия

Мир, в котором мы живём

Лит. творчество ученых

Человек и общество

Образование

Разное

Задача 65. А теперь – воздушный океан

Пётр Маковецкий. Смотри в корень! Сборник любопытных задач и вопросов

А.

Высоко в голубом воздушном океане пролетает самолет. Нельзя ли измерить его высоту с помощью часов? Чтобы вы не думали, что эта задача – повторение предыдущей, ограничим вас в технических средствах. У вас нет ни эхолота, ни звуколокатора, ни радиолокатора, ни светолокатора, – а только часы.

Б.

Часов для этого недостаточно: нужны еще глаза и уши, а также и сообразительность. Вы уже сообразили: световой сигнал надо использовать для запуска секундомера, а звуковой – для остановки. Так измеряют расстояние до молнии: по запаздыванию грома относительно вспышки света. И если бы на самолете был произведен орудийный выстрел, то его вспышку и звук можно было бы легко использовать для измерений. Но у вас нет в распоряжении этого выстрела. Самолет просто летит и гудит. Как можно использовать непрерывные световой и звуковой сигналы для выбора моментов включения и выключения секундомера?

В.

Допустим сначала, что самолет пролетает через зенит. Включим секундомер (или заметим показания секундной стрелки) в момент, когда мы видим самолет в зените. Звук самолета в этот момент доносится совсем из другой точки. Но спустя некоторое время направление на звук совместится с зенитом. Выключим секундомер в этот момент. Время t, отсчитанное между моментами, когда к нам из зенита пришли световой и звуковой сигналы, равно времени, в течение которого звук преодолел расстояние h, равное высоте полета. Следовательно, h = vt, где ν – скорость звука в воздухе.

Строго говоря, из времени t следовало бы вычесть время, в течение которого до нас добирался световой сигнал, но это время составляет лишь около одной миллионной от t. Значительно бóльшую погрешность в измерения внесет незнание точной скорости звука, которая заметно зависит от температуры и химического состава воздуха, а и то, и другое меняется по высоте и трудно поддается учету. Полагая приближенно, что v = 330 м/с (это верно при средней температуре на трассе звука 0°C), при t = 15 с имеем h = 4950 м ≈ 5 км. Конечно, точность измерений сильно зависит от того, как точно вы фиксируете моменты прохождения самолета и кажущегося источника звука через зенит. Если первое сделать можно сравнительно точно (до долей градуса, если подвесить на нити маленький грузик и лечь на траву так, чтобы наш глаз был на продолжении нити), то второе – намного труднее: слуховой аппарат человека при определении направления может допускать ошибки в несколько градусов. Электроакустические пеленгаторы способны делать это намного точнее. Правда, и пеленгатору получить высокую точность могут помешать многие причины: ветер, преломление звука на неоднородностях атмосферы и др. Ну, а если самолет пролетает в стороне от зенита? Тогда этим методом будет измерена не высота, а наклонное расстояние до той точки траектории, для которой производятся наблюдения. Для пересчета в высоту потребуется помножить измеренное расстояние на косинус угла между направлениями в зенит и в точку наблюдения, для чего предварительно нужно измерить этот угол.

Угломерное устройство

Рис. 84. Угломерное устройство

Простейшим угломерным устройством может служить отвес EF, укрепленный на листке картона (рис. 84). Если прямая DC параллельна прямой OB, то угол α между прямыми DC и EF равен углу между направлением в зенит и линией визирования OB (O – глаз наблюдателя). Один из вас должен непрерывно наводить линию OB на самолет. Второй в намеченный момент включает секундомер и одновременно подает команду «стоп», по которой первый останавливает слежение линии OB за самолетом. В момент совмещения источника звука с выбранным направлением теперь уже первый подает второму команду «стоп», по которой секундомер останавливается. Затем надо прижать картон к нити EF, после чего с листа картона считывается угол α.

Можно определить и скорость самолета. Интересно, что если для определения высоты используется одно направление и два разных момента (зенит и моменты прихода света и звука), то для определения скорости, наоборот, надо использовать один момент и два разных направления. Угол между направлениями на свет и звук выражается через отношение скоростей звука и самолета. (Полагаясь на вашу сообразительность, в подробности не вдаемся. Только не думайте, что это просто.)

 

• Задача 66. Телецентр на скорую руку

Оглавление


Дата публикации:

5 мая 2004 года

Электронная версия:

© НиТ. Раритетные издания, 1998

В начало сайта | Книги | Статьи | Журналы | Нобелевские лауреаты | Издания НиТ | Подписка
Карта сайта | Cовместные проекты | Журнал «Сумбур» | Игумен Валериан | Техническая библиотека
© МОО «Наука и техника», 1997...2017
Об организацииАудиторияСвязаться с намиРазместить рекламуПравовая информация
Яндекс цитирования
Яндекс.Метрика