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一架飞机在离地面H=4km上空以超音速飞行,当飞机掠过一位观察者正上方后,他经过10s才听到飞机的声音,

来源:学生作业帮 编辑:百度作业网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/04/30 06:58:10
一架飞机在离地面H=4km上空以超音速飞行,当飞机掠过一位观察者正上方后,他经过10s才听到飞机的声音,
求飞机的速度v(已知声速v0=330m/s)
一架飞机在离地面H=4km上空以超音速飞行,当飞机掠过一位观察者正上方后,他经过10s才听到飞机的声音,
如下图,飞机从左向右飞行.
 

分析:假设空速(V)则为X米/秒.
观察者正上方为D点,飞到B点时观察者听到了声音,D到B的时间是10秒.
因为飞行高度 H =4 km,音速 = 0.33km/s,
如果观察者听到的声音是从D点发出的,声音传播的时间是4/0.33= 12.12秒,显然这个声音是在D点之前发出的.
设此点为F,飞机从F到D的时间为t.
      FD = Vt;
     飞机从 F 到B的时间是 t+10;声音从F到A的时间也为t+10;
     FA = (t+10)*0.33 =0.33t +3.3 ;
     因为FA^2 = FD^2 + H^2  
     (0.33t+3.3) ^2 = (Vt) ^2 + 16
     0.1089t^2+ 2.1778t + 10.98 = V^2 * t^2 +16
     V^2 * t^2+16 = 0.1089t^2 + 2.1778t + 10.98
     V^2= (0.1089t^2 + 2.1778t – 5.02) / t^2
 
这个题没有唯一的解,而是有很多的解.例如:
     当 t = 5秒时,V^2 = 0.34366     V = 0.5862km/s
     当 t = 10秒时,V^2 = 0.27648      V = 0.5258km/s
    …….
验算:
1.    当t = 5,V =0.5862 km/s,FD = Vt = 0.5862*5 = 2.931,
       FA = 0.33t+3.3 = 4.95 ,FA^2 = 24.5
       FD ^2 + H^2= 2.931^2 + 16 = 24.59
       两式基本相等(其差值是舍去小数点后的位数所致).
2.    当t = 10,V= 0.5258 km/s,FD = Vt = 5.258
          FA = 0.33t+3.3 = 6.6 ,FA^2 = 43.56 ,
          FD ^2 + H^2= 5.258^2 + 16 = 43.64
          两式也基本相等.
      验算结果正确.
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