2018-03-04
Гидрофон, установленный вблизи дна. зарегистрировал последовательность сигналов, связанны) с подводным взрывом на дне. Промежуток времени между первым и вторым сигналом составил $t_{1} = 1 с$, между первым и третьим $t_{2} = 3 с$. Почему зарегистрировано несколько сигналов и на каком расстоянии от гидрофона произошел взрыв?
Скорость распространения звука в воде $v = 1500 м/с$.
Решение:
Отражение сигналов происходит на границах раздела воздух—вода и вода — дно, с этим и связано наличие нескольких зарегистрированных гидрофоном сигналов. Схема распрос гранения сигналов показана на рис.
Пусть глубина водоема $H$, а искомое расстояние между источником взрыва и гидрофоном обозначим $4S$. Тогда, вычисляя длины путей, которые проходит сигнал в каждом случае, можем записать
$2 \sqrt{H^{2} + 4S^{2} } - 4S = vt_{1}$,
$4 \sqrt{H^{2} + S^{2} } - 4S = vt_{2}$,
Решая эту систему уравнений (исключая неизвестную глубину $H$), находим ответ
$4S = v \frac{t_{2}^{2} - 4t_{1}^{2} }{2 (4t_{1} - t_{2} ) } = 3,75 км$,
т. е. взрыв произошел на расстоянии 3,75 км от гидрофона.