Номер 588, страница 88 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Механические колебания и волны. Звук. Механические волны. Звук - номер 588, страница 88.

Условие.

588. Герой одного из рассказов О. Генри ударил поросёнка с такой силой, что тот полетел, «опережая звук собственного визга». С какой наименьшей скоростью должен был бы лететь поросёнок, чтобы описанный случай произошёл в действительности?

Решение.

Дано:

Условие: поросёнок летит, «опережая звук собственного визга».

Скорость звука в воздухе при нормальных условиях (температура 20 °C, давление 1 атм) $v_{зв} \approx 343$ м/с.

Найти:

Наименьшую скорость поросёнка $v_{min}$

Решение:

Фраза «опережая звук собственного визга» означает, что скорость движения поросёнка ($v_п$) должна быть больше скорости распространения звука ($v_{зв}$) в воздухе. Визг, издаваемый поросёнком, — это звуковая волна, которая распространяется от своего источника во все стороны в окружающей среде, то есть в воздухе.

Чтобы поросёнок опережал звук собственного визга, он должен двигаться быстрее, чем эта звуковая волна. Скорость звука в воздухе не является постоянной величиной; она зависит от свойств среды, таких как температура, влажность и давление. При стандартных атмосферных условиях (температура около 20 °C) скорость звука в воздухе составляет приблизительно 343 м/с.

Математически условие задачи можно записать как неравенство:

$v_п > v_{зв}$

В задаче спрашивается о наименьшей скорости, при которой это возможно. Это означает, что мы ищем пороговое значение. Любая скорость, строго большая скорости звука, будет удовлетворять условию. Наименьшая скорость, с которой должен лететь поросёнок, будет равна скорости звука.

$v_{min} = v_{зв} \approx 343$ м/с

Для лучшего понимания масштаба этой скорости, можно перевести её в километры в час:

$343 \text{ м/с} = 343 \times 3.6 \text{ км/ч} = 1234.8 \text{ км/ч}$

Скорость, превышающая скорость звука, называется сверхзвуковой. Тело, движущееся со сверхзвуковой скоростью, создает ударную волну, которая воспринимается на земле как звуковой удар.

Ответ:

Наименьшая скорость, с которой должен был бы лететь поросёнок, чтобы опередить звук собственного визга, равна скорости звука в воздухе, что при нормальных условиях составляет примерно 343 м/с (или 1234,8 км/ч).