3.3.7. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1. Плоская синусоидальная волна распространяется вдоль прямой, совпадающей с положительным направлением оси х в среде, не поглощающей энергию, со скоростью v = 15 м/с. Две точки, находящиеся на этой прямой на расстояниях х1 = 5 м и х2 = 5,5 м от источника колебаний, колеблются с разностью фаз Dj = p/5. Амплитуда волны А = 4 см. Определить: 1) длину волны; 2) уравнение волны; 3) смещение (x1) первой точки в момент времени t = 3 c.

Дано: v = 15 м/с;    х1 = 5 м;    х2 = 5,5 м;    Dj  =p/5;    А = 4 см = 0,04 м;    t = 3 c.

Определить: 1) l;    2) x(х,t);    3) x1.

Решение. Разность фаз колебаний двух точек волны равна:

,

где  – расстояние между этими точками.

Тогда

.

Циклическая частота , где . Следовательно, .

Уравнение плоской синусоидальной волны, распространяющейся вдоль положительного направления оси х, имеет вид:

.

Чтобы найти смещение (x1), надо в это уравнение подставить значения t и х.

Вычисляя, получим: 1) l = 5 м;   2) ;  3) x1 = 4 см.

Пример 2. Неподвижный приемник при приближении источника звука, излучающего волны с частотой n0 = 360 Гц, регистрирует звуковые колебания с частотой n = 400 Гц. Принимая температуру воздуха Т = 290 К, его молярную массу М = 0,029 кг/моль, определить скорость движения источника звука.

Дано: n0 = 360 Гц;   n = 400 Гц;   Т = 290 К;   М = 0,029 кг/моль.

Определить: vист.

Решение. Исходя из общей формулы для эффекта Доплера в акустике и учитывая, что приемник покоится, а источник приближается к приемнику, получим:

,

где v – скорость распространения звука. Отсюда

.                                                    (1)

Скорость распространения звуковых волн в газах равна:

,                                                       (2)

где для воздуха .

Подставив (2) в (1), найдем искомую скорость движения источника звука:

.

Вычисляя, получим: vист = 34,1 м/с.