С какой целью рыболовное морское судно, плавающее ночью или в туманную погоду вблизи высоких скалистых берегов, время от времени даёт короткие отрывистые гудки?

Для решения данной задачи необходимо рассмотреть явление распространения звуковых волн и их взаимодействие с различными препятствиями, а также понять роль эхолокации на практике.

Звук как волновое явление:
Звук представляет собой механическую волну, которая распространяется в упругой среде (например, в воздухе, воде или твёрдых телах). Звуковые волны характеризуются такими параметрами, как частота, длина волны, скорость распространения и амплитуда. В воздухе скорость звука составляет примерно 343 м/с (при температуре 20 °C). Когда звуковая волна достигает препятствия, часть её энергии отражается, а другая часть может поглощаться или проходить через препятствие.

Отражение звука:
При встрече звуковой волны с препятствием (например, скалистым берегом) происходит её отражение. Отражённая волна возвращается назад к источнику, создавая эффект, который называется эхо. Эхо — это повторяющийся звук, который воспринимается после задержки времени, зависящей от расстояния до препятствия. Для того чтобы человек мог различить эхо от исходного звука, задержка должна составлять не менее 0,1 секунды. Таким образом, если расстояние до препятствия превышает примерно 17 м, то эхо становится заметным.

Применение явления эхолокации:
Эхолокация — это метод определения расстояния до объекта по времени задержки между излучением звукового сигнала и возвратом эха. Этот принцип широко используется в природе (например, летучими мышами и дельфинами), а также в технических устройствах, таких как сонары и радары.

Роль эхолокации для судна:
Когда рыболовное судно находится в условиях плохой видимости (ночь, туман), оно не может визуально определить расстояние до скалистого берега или других препятствий. В таких случаях звуковые сигналы (гудки) помогают экипажу судна ориентироваться в пространстве. Сигнал излучается, распространяется в воздухе, достигает скал или другого препятствия, и его отражение (эхо) возвращается обратно. По времени задержки между отправкой звукового сигнала и получением эха можно грубо оценить расстояние до препятствия.

Дополнительные факторы:
1. Громкость и частота звукового сигнала: Гудки должны быть достаточно громкими, чтобы звуковая волна могла достичь скал и вернуться обратно в условиях плохой слышимости.
2. Направление распространения звука: Гудки направляются к предполагаемой зоне препятствия (например, берегу) для получения наиболее чёткого эха.
3. Безопасность: Судно применяет звуковую эхолокацию не только для определения расстояния до берега, но и для предупреждения столкновения с другими судами, которые могут быть неподалёку.

Заключение:
Использование гудков рыболовным судном в ночное или туманное время помогает экипажу оценить расстояние до скалистого берега благодаря явлению отражения звуковых волн и образованию эха. Это необходимая мера для обеспечения безопасности судна и предотвращения аварий.