Một tàu ngầm đang lặn xuống theo phương thẳng đứng với vận tốc không đổi v. Máy sonar định vị

Giải SBT Vật lí 10 Kết nối tri thức Bài 5: Tốc độ và vận tốc

Câu hỏi 5.9 trang 10 SBT Vật lí 10: Một tàu ngầm đang lặn xuống theo phương thẳng đứng với vận tốc không đổi v. Máy sonar định vị của tàu phát tín hiệu siêu âm theo phương thẳng đứng xuống đáy biển. Biết thời gian tín hiệu đi từ tàu xuống đáy biển là t₁, thời gian tín hiệu phản hồi từ đáy biển tới tàu là t₂, vận tốc của siêu âm trong nước biển là u và đáy biển nằm ngang. Tính vận tốc lặn v của tàu theo u, t₁, t₂.

Lời giải:

Cách 1:

Trong thời gian $\left(t_1+t_2\right)$ con tàu đã lặn sâu được một đoạn $d=v\left(t_1+t_2\right)\Rightarrow v=\frac{d}{t_1+t_2}$        (1)

Trong thời gian t₁ tín hiệu phát truyền được một đoạn $d_2=u{t}_2$

Vì $d=d_1-d_2=u\left(t_1-t_2\right)$          (2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow v=u\frac{t_1-t_2}{t_1+t_2}$

Cách 2:

Độ dịch chuyển của tàu ngầm từ khi phát tín hiệu âm tới khi nhận được tín hiệu là:

$\overrightarrow{d}=\overrightarrow{v}\left(t_1+t_2\right)\Rightarrow v=\frac{d}{t_1+t_2}$

Độ dịch chuyển của tín hiệu âm từ khi được phát ra từ tàu tới khi phản hồi về tàu là $\overrightarrow{d\text{'}}={\overrightarrow{d}}_1+{\overrightarrow{d}}_2$ trong đó ${\overrightarrow{d}}_1$ là độ dịch chuyển của tín hiệu phát: ${\overrightarrow{d}}_1=\overrightarrow{u}.t_1;{\overrightarrow{d}}_2$ là độ dịch chuyển của tín hiệu phản hồi:  (dấu “- ” vì tín hiệu phản hồi chuyển động ngược chiều với tín hiệu phát).

$d\text{'}=u{t}_1-u{t}_2\Rightarrow d\text{'}=u\left(t_1-t_2\right)$

Hình trên cho thấy $\overrightarrow{d}\text{'}=\overrightarrow{d}\Rightarrow d=u\left(t_1-t_2\right)$    (2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow v=u\frac{t_1-t_2}{t_1+t_2}$

Xem thêm các bài giải sách giáo khoa Vật lí 10 bộ sách Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Câu hỏi 5.1 trang 9 SBT Vật lí 10: Một người chuyển động thẳng có độ dịch chuyển d₁, tại thời... 

Câu hỏi 5.2 trang 9 SBT Vật lí 10: Tính chất nào sau đây là của vận tốc, không phải của tốc độ... 

Câu hỏi 5.3 trang 9 SBT Vật lí 10: Một người tập thể dục chạy trên đường thẳng trong 10 min.... 

Câu hỏi 5.4 trang 9 SBT Vật lí 10: Một người bơi dọc trong bể bơi dài 50 m. Bơi từ đầu bể đến... 

Câu hỏi 5.5 trang 9 SBT Vật lí 10: Hai ô tô khởi hành cùng một lúc từ hai địa điểm cách nhau... 

Câu hỏi 5.6 trang 9 SBT Vật lí 10: Một người chèo thuyền qua một con sông rộng 400 m. Muốn... 

Câu hỏi 5.7 trang 10 SBT Vật lí 10: Một ô tô đang chạy với vận tốc v theo phương nằm ngang... 

Câu hỏi 5.8 trang 10 SBT Vật lí 10: Một ca nô chạy ngang qua một dòng sông, xuất phát từ A... 

Xem thêm lời giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác: 

Bài 7: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian

Bài 8: Chuyển động biến đổi. Gia tốc

Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Bài 10: Sự rơi tự do

Bài 12: Chuyển động ném