2019-12-05
По фотографии летящей пули (рис.) видны звуковые волны, которые возбуждаются при движении пули. (Такую фотографию удалось получить благодаря тому, что области, в которых плотность воздуха различна, по-разному преломляют Световые лучи.). Воспользовавшись линейкой, определите примерную величину скорости пули. Скорость звука в воздухе равна 340 м/с.
Решение:
Из Каждой точки траектории пули распространяется сферическая звуковая волна. Эти полны, складываясь, дают картину, которая существенно зависит от соотношения можду скоростью пули и скоростью звука. Если скорость звука больше скорости пули, то волны, которые излучаются в разных точках, никогда не смогут догнать друг друга (рис.). Если же скорость пули больше скорости звука, то фронты волн будут пересекаться, как показано на рисунке, и, складываясь, эти волны будут образовывать "усы", расходящиеся от пули, аналогично "усам", идущим от носа глиссера. Эти "усы" представляют собой огибающие фронтов сферических звуковых волн. Подобная картина представлена на фотографии. Следовательно, пуля двигалась со скоростью $v$, большей скорости звука $u$.
Угол между "усами" простым образом связан с отношением скоростей пули и звука. Так как за время $t$ пуля прилагает расстояние $OA = vt$ (см. рис.), а звук из точки О проходит расстояние $OB = ut$, то
$\sin \alpha = \frac{ut}{vt} = \frac{u}{v}$.
В нашем случае $\alpha = 45^{ \circ}$ и поэтому
$v \approx 480 м/с$.