Α’ Λυκείου – Από την ηχώ στο σόναρ και στο ραντάρ

Δεδομένα όπου χρειάζεται: ταχύτητα ήχου στον αέρα v_αέρα=340 m/s, στο νερό v_νερού=1500 m/s, ταχύτητα ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων c=3×10⁸ m/s. Υπενθύμιση: για «πήγαινε–έλα» χρησιμοποιούμε s = (ταχύτητα × χρόνος) / 2.

1) Μπάλα – τοίχος (η ιδέα της επιστροφής)

Ο Γιάννης ρίχνει μια μπάλα σε έναν τοίχο και ακούει/νιώθει να επιστρέφει μετά από t = 2 s. Η μέση ταχύτητα της μπάλας θεωρείται u = 10 m/s.

Υπολόγισε την απόσταση του τοίχου. Δείξε τον υπολογισμό σου.

2) Νυχτερίδα – ηχώ υπερήχου

Μια νυχτερίδα εκπέμπει υπέρηχο προς έναν τοίχο και λαμβάνει την ηχώ σε t = 0,020 s. Θεώρησε ταχύτητα ήχου στον αέρα v = 340 m/s.

Πόσο απέχει ο τοίχος; (υπολόγισε με τον τύπο «πήγαινε–έλα»)

3) Σόναρ πλοίου – βάθος

Ένα πλοίο στέλνει παλμό ήχου προς τον βυθό. Η επιστροφή του σήματος καταγράφεται σε t = 1,20 s. Θεώρησε ταχύτητα ήχου στο νερό v = 1500 m/s.

Υπολόγισε το βάθος της θάλασσας στο σημείο αυτό.

4) Ραντάρ – τι κύματα χρησιμοποιεί; (επιλογή + αιτιολόγηση)

Τα ραντάρ μετρούν αποστάσεις στέλνοντας κύματα και μετρώντας τον χρόνο επιστροφής.

α) Υπέρηχους (ήχος πολύ υψηλής συχνότητας) β) Μικροκύματα (ηλεκτρομαγνητικά κύματα)

Αιτιολόγηση (γράψε γιατί η επιλογή σου είναι σωστή):

5) Ραντάρ – υπολογισμός απόστασης

Ένα ραντάρ στέλνει παλμό που επιστρέφει σε t = 6 μs (6×10⁻⁶ s). Η ταχύτητα διάδοσης είναι c = 3×10⁸ m/s.

Πόσο μακριά βρίσκεται το αντικείμενο; (θυμήσου: «πήγαινε–έλα»)

Προαιρετική επέκταση στην τάξη: συζήτησε γιατί το σόναρ χρειάζεται «μέσο» (νερό/αέρας) ενώ το ραντάρ όχι.