Во времена второй мировой войны английские двухмоторные бомбардировщики совершали налёты на объекты фашистской Германии. Лётчики заметили, что если добиться того, чтобы моторы работали некогерентно (вращение
винта происходило рывками), то удаётся подлететь необнаруженными гораздо
ближе. Объясните явление с точки зрения интерференции звуковых волн. Считать, что длина волны звука моторов больше, чем удвоенное расстояние между
ними.
Естественные науки
Учусь в ЗФШТ. Был вопрос, на который не смог дать ответ. Буду благодарен, если поможете разобраться)
~Положение обязывает ответить. Сам когда-то, будучи студентом, проверял решения учащихся в ЗФТШ (не ЗФШТ !).
Т. к. длина волны звука моторов больше, чем удвоенное расстояние между
ними, то в первом приближении можно этим расстоянием пренебречь.
Скорость вращения винтов можно оценить исходя из того, что скорость движения концов лопастей винта относительно воздуха несколько меньше (оценим ≈×0.9) скорости звука. А относительно самолета еще меньше (оценим тоже ≈×0.9). По фотографиям оценим диаметр винта D ≈ 3 м.
Отсюда частота вращения ≈0.9*0.9*v_звука/(π*D) ≈28 об/с ≈1700 об/мин.
Т. е.
В звуке моторов будут также весьма существенна (и вполне вероятно будет преобладать) гармоника N_цилиндров-порядка.
Оценим N_цилиндров ≈6.
Тогда f_основного_тона ≈28 Гц, f_мощной_гармоники ≈170 Гц.
Очень похоже на то, что можно услышать в фильмах.
Для моторов одного самолета естественно ожидать, что они с неплохой точностью имеют одинаковую скорость вращения. Но без специальных мер - всё же не абсолютно одинаковую Представляется разумным предположить, что относительная разность порядка δ ≈ 1 % = 0.01 .
А значит, частоты биения ПЛОТНОСТИ ПОТОКА МОЩНОСТИ (<=> громкости, если частота биений достаточно низка) звуковых волн, интерферирующих в точке звукоулавливания, будут много меньше частоты вращения и будут равны 2*δ*f_... ≈0.56 Гц и 3.4 Гц. Это для двух моторов; для четырех (что было чаще) суть дела не меняется, только выражения получаются более громоздкими.
Эти частоты удовлетворяют критерию - частота биений достаточно низка, чтобы для каждой из этих частот слышался звук не многотональный постоянной громкости, а однотональный пульсирующей громкости.
И при этом в максимуме более громкий, чем был бы при некогерентном сложении, в число раз, равное числу моторов. Это и дает наблюдаемый эффект.
Т. к. длина волны звука моторов больше, чем удвоенное расстояние между
ними, то в первом приближении можно этим расстоянием пренебречь.
Скорость вращения винтов можно оценить исходя из того, что скорость движения концов лопастей винта относительно воздуха несколько меньше (оценим ≈×0.9) скорости звука. А относительно самолета еще меньше (оценим тоже ≈×0.9). По фотографиям оценим диаметр винта D ≈ 3 м.
Отсюда частота вращения ≈0.9*0.9*v_звука/(π*D) ≈28 об/с ≈1700 об/мин.
Т. е.
В звуке моторов будут также весьма существенна (и вполне вероятно будет преобладать) гармоника N_цилиндров-порядка.
Оценим N_цилиндров ≈6.
Тогда f_основного_тона ≈28 Гц, f_мощной_гармоники ≈170 Гц.
Очень похоже на то, что можно услышать в фильмах.
Для моторов одного самолета естественно ожидать, что они с неплохой точностью имеют одинаковую скорость вращения. Но без специальных мер - всё же не абсолютно одинаковую Представляется разумным предположить, что относительная разность порядка δ ≈ 1 % = 0.01 .
А значит, частоты биения ПЛОТНОСТИ ПОТОКА МОЩНОСТИ (<=> громкости, если частота биений достаточно низка) звуковых волн, интерферирующих в точке звукоулавливания, будут много меньше частоты вращения и будут равны 2*δ*f_... ≈0.56 Гц и 3.4 Гц. Это для двух моторов; для четырех (что было чаще) суть дела не меняется, только выражения получаются более громоздкими.
Эти частоты удовлетворяют критерию - частота биений достаточно низка, чтобы для каждой из этих частот слышался звук не многотональный постоянной громкости, а однотональный пульсирующей громкости.
И при этом в максимуме более громкий, чем был бы при некогерентном сложении, в число раз, равное числу моторов. Это и дает наблюдаемый эффект.
Zhenya Tatarenko
Спасибо большое, последний раздел физики (квантовой в ЗФТШ) не очень хорошо разобрал, сейчас решаю многие задания по этим вопросам, но некоторые задания вызывают большие сомнения. К тому же должны были в школе начать изучать этот раздел, но в связи с этой ситуацией, мы не прошли. Спасибо еще раз за ответ))))
Zhenya Tatarenko
Методичка называется квантовая физики (а там и волновая оптика и фотоэффект)
Айдын Азимбеков
Здравствуйте, очень понравился ваш ответ, все очень понятно. Я тоже учусь в ЗФТШ, и сделал почти все номера, но два номера остались под вопросом. Буду очень благодарен, если поможете мне с ними)
Похожие вопросы
- Кто сможет дать ответ, что такое гравитация?))
- "Капля воды"- детская задача на которую не могут дать ответ математики.
- это пожалуй единственный вопрос на который не знает никто ответа (внутри)
- помогите разобраться с задачей по физике. долго над ней бьюсь, мне без помощи, кажется, не обойтись....
- Ищу химика, который поможет разобраться!
- Несколько вопросов, которые меня интересуют и на которые не могу найти ответ. Космос.
- Помогите дать ответ на вопрос по ЕНКМ
- Электрический ток. Помогите разобраться с "тупыми" вопросами.
- Вопрос про температуру в космосе, помогите разобраться пожалуйста.
- Помогите разобраться с электричеством !