НЕСФ 2009, 8. клас — Задача 1. Изследване на нефтени находища
Национално есенно състезание по физика 2009, Варна — тема за 8. клас · 31 октомври 2009 г. · 10 т.
Условие

Кораб плава над нефтено находище, разположено под морското дъно (вж. Фиг. 1). Ехолотът на кораба излъчва кратки звукови сигнали и регистрира отразените сигнали (ехото) от морското дъно и от дъното на нефтеното находище. Ехо се регистрира в моментите и след излъчване на звуков сигнал.
Скоростта на звука във водата е , а в нефта . Приемете, че дебелината на скалите, които отделят водата от нефта, е много малка и може да не се отчита.
а) Колко е дълбочината на морското дъно? [4 т.]
б) Колко е дебелината на нефтеното находище? [4 т.]
в) Корабът се премества на ново място, на което е установено, че първото ехо пристига за по-голямо време, а второто – за същото време, както на началното място. Запишете във вашите листа вярното твърдение.
На новото място:
а) дълбочината на морето е същата, а дебелината на нефтения слой – по-голяма;
б) дълбочината на морето е по-голяма, а дебелината на нефтения слой – същата
в) дълбочината на морето е по-голяма, а дебелината на нефтения слой – по-малка;
г) дълбочината на морето и дебелината на нефтения слой са по-големи от тези на началното място. [2 т.]
Отговори
а)
б)
в) в) дълбочината на морето е по-голяма, а дебелината на нефтения слой – по-малка;
Верният отговор е в).
Решение
а) Първото ехо се дължи на отражение от морското дъно. От момента на излъчване на сигнала до момента на регистриране на първото ехо звукът изминава разстояние:
[1 т]
със скорост . Следователно:
[1 т]
и
[1 т]
[1 т]
б) Второто ехо се дължи на отражение на звука от дъното на нефтения слой. Времето, през което звукът се движи в нефта, е:
[1 т]
Звуковата вълна изминава в нефта път :
[0.5 т]
със скорост . Следователно:
[0.5 т]
[1 т]
[1 т]
в) Понеже първото ехо е регистрирано след по-голямо време, дълбочината на морето на новото място е по-голяма, т.е. изключваме отговор А). Понеже второто ехо идва след същото време, следва, че времето за движение на звука в нефта е по-малко, отколкото на първото място, т.е. дебелината на нефтения слой е по-малка. Верният отговор е В). [2 т]
Оригинал в Архива: esenni_2009_8problems.pdf · официални решения: esenni_2009_8solutions.pdf