Номер 37.14, страница 139 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 5. Механические колебания и волны. Параграф 37. Звуковые волны - номер 37.14, страница 139.

Условие.

37.14 [905] Первый раскат грома дошёл до наблюдателя через 15 с, после того как была замечена вспышка молнии. На каком расстоянии от наблюдателя возникла молния? Скорость звука примите равной 340 м/с, а скорость света — равной $3 \cdot 10^8$ м/с.

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

Дано:

Время задержки между вспышкой и громом, $t = 15$ с
Скорость звука в воздухе, $v_{звука} = 340$ м/с
Скорость света, $c = 3 \cdot 10^8$ м/с
Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

Расстояние до молнии, $S$.

Решение:

Вспышка молнии и следующий за ней раскат грома происходят в один и тот же момент времени. Однако наблюдатель на Земле воспринимает эти два явления с задержкой, так как свет и звук распространяются с конечной и разной скоростью.

Скорость света ($c$) очень велика, поэтому можно считать, что наблюдатель видит вспышку молнии практически мгновенно. Время, за которое свет преодолевает расстояние $S$, равно $t_{света} = S/c$.

Звук распространяется значительно медленнее. Время, которое требуется грому, чтобы достичь наблюдателя, равно $t_{звука} = S/v_{звука}$.

Задержка по времени $t$, указанная в условии, — это разница между временем прихода звука и временем прихода света: $t = t_{звука} - t_{света}$

Сравним скорости: $c = 3 \cdot 10^8$ м/с, а $v_{звука} = 340$ м/с. Скорость света примерно в миллион раз больше скорости звука. Поэтому временем распространения света $t_{света}$ можно пренебречь по сравнению со временем распространения звука $t_{звука}$. Таким образом, наблюдаемая задержка практически полностью равна времени, за которое звук проходит расстояние $S$.

$t \approx t_{звука}$

Используя формулу для равномерного прямолинейного движения, найдем расстояние $S$: $S = v_{звука} \cdot t$

Подставим числовые значения из условия задачи: $S = 340 \, \text{м/с} \cdot 15 \, \text{с} = 5100 \, \text{м}$

Это расстояние можно перевести в километры: $5100 \, \text{м} = 5,1 \, \text{км}$.

Ответ: молния возникла на расстоянии $5100$ м (или $5,1$ км) от наблюдателя.