Номер 1760, страница 206 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Механические колебания и волны. 62. Звуковые колебания. Скорость звука. Отражение звуковых волн. Звуковой резонанс - номер 1760, страница 206.

Решение.

Решение

Для правильного измерения времени забега необходимо запустить секундомер в тот же момент, когда спортсмены начинают движение. Сигналом к старту является выстрел из пистолета. От места старта до судьи на финише доходят два сигнала: свет от вспышки и звук выстрела. Необходимо определить, какой из этих сигналов приходит раньше и ближе к истинному моменту старта.

Скорость света в воздухе практически равна скорости света в вакууме и составляет $c \approx 300 000 000$ м/с. На любой спортивной дистанции (например, 100 м или 400 м) время, за которое свет от вспышки достигнет судьи, будет ничтожно малым. Для дистанции в 100 м это время составит $t_{света} = \frac{S}{c} = \frac{100 \text{ м}}{300 000 000 \text{ м/с}} \approx 0,00000033$ с. Этой задержкой можно полностью пренебречь.

Скорость звука в воздухе намного меньше и составляет примерно $v_{звука} \approx 340$ м/с (значение зависит от температуры и влажности воздуха). Время, за которое звук выстрела достигнет судьи, будет уже заметным. Для той же дистанции в 100 м оно составит $t_{звука} = \frac{S}{v_{звука}} = \frac{100 \text{ м}}{340 \text{ м/с}} \approx 0,29$ с.

Таким образом, судья увидит вспышку практически в тот же момент, когда произошел выстрел, а звук услышит со значительной задержкой (почти 0.3 секунды для 100-метровой дистанции). Если судья запустит секундомер по звуку, то измеренное время забега будет неверным — оно будет короче реального на время задержки распространения звука. Чтобы измерение было максимально точным, секундомер следует запускать по световому сигналу.

Ответ: Судья должен пустить в ход свой секундомер, когда увидит вспышку выстрела из стартового пистолета, так как скорость света многократно превышает скорость звука, и световой сигнал достигает наблюдателя практически мгновенно.