Номер 37.19, страница 139 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 37. Звуковые волны. Глава 5. Механические колебания и волны - номер 37.19, страница 139.

37.19 [н] Самолёт Су-57 может развить скорость 2600 км/ч. Во сколько раз эта скорость превосходит скорость звука в воздухе при нормальных условиях? Слышат ли звук этого самолёта люди, находящиеся на земле: впереди по курсу самолёта; позади него?

Дано:

Скорость самолёта Су-57: $v_{с} = 2600$ км/ч
Скорость звука в воздухе при нормальных условиях: $v_{з} \approx 340$ м/с

$v_{с} = 2600 \frac{\text{км}}{\text{ч}} = 2600 \cdot \frac{1000 \text{ м}}{3600 \text{ с}} \approx 722,2$ м/с

Найти:

Отношение $\frac{v_{с}}{v_{з}}$;
Слышимость звука для людей впереди и позади самолёта.

Решение:

Найдём, во сколько раз скорость самолёта превосходит скорость звука. Это отношение называется числом Маха ($M$).
$M = \frac{v_{с}}{v_{з}} = \frac{722,2 \text{ м/с}}{340 \text{ м/с}} \approx 2,12$.

Ответ: Скорость самолёта превосходит скорость звука примерно в 2,12 раза.

впереди по курсу самолёта

Поскольку самолёт движется со сверхзвуковой скоростью ($v_{с} > v_{з}$), он обгоняет создаваемые им звуковые волны. Звуковой фронт не может достичь наблюдателя, находящегося впереди самолёта, раньше самого самолёта. Следовательно, до момента пролёта самолёта наблюдатель не будет слышать никакого звука от него.

Ответ: Нет, люди, находящиеся на земле впереди по курсу самолёта, не услышат его звук.

позади него

Наблюдатели, над которыми самолёт уже пролетел, окажутся в области, куда доходят звуковые волны. При сверхзвуковом полёте эти волны складываются, образуя за самолётом ударную волну в форме конуса (конус Маха). Когда эта волна достигает наблюдателя на земле, он слышит резкий и громкий звук, известный как звуковой удар.

Ответ: Да, люди, находящиеся позади самолёта, услышат его звук в виде звукового удара после того, как самолёт пролетит мимо.