ViewWiki

שיעור 5 מתוך 5

סונאר ואיתור בהד.

כ־25 דקות · 6 שאלות תרגול

סונאר ממפה את קרקעית הים בהדים: עומק מזמן ההד, אלומה שרוחבה נקבע באורך הגל, ותדירות שמתפשרת בין פרטים לטווח.

שלב 1 מתוך 6 · עומק מהד

ביחידת הגלים ראיתם שקול חוזר מקיר כהד. עטלפים ודולפינים מוצאים כך את דרכם בחושך, ואוניות ממפות כך את קרקעית הים. בסצנה אוניית מחקר מפליגה מעל מדף חולי, ספינה טבועה וקניון, ושולחת פולסים של קול למטה.

שלב 1 מתוך 6

עומק מהד

הסונאר מודד כמה זמן עובר מהפולס ועד שההד חוזר. המסך של מד העומק מוסתר עכשיו: חשבו בעצמכם.

לשאלה

שלב 2 מתוך 6

אורך הגל

הפולסים של הסונאר הם אולטרה־סאונד, קול בתדירות גבוהה מכדי שאוזן אדם תשמע. הכלל של גלים, v=fλv = f\lambda⁠, נכון גם כאן, ומהירות הקול במי ים כ־1500 m/s. גררו את מיפוי הקרקעית כדי שהאונייה תפליג לאורך הקו.

לשאלה

שלב 3 מתוך 6

צליל נמוך יותר

המתמר הוא הרמקול והמיקרופון של הסונאר. כמו גל שעובר בפתח, הקול שיוצא ממנו מתפשט באלומה שרוחבה בערך λD\dfrac{\lambda}{D}⁠ רדיאנים, כש־DD⁠ הוא רוחב המתמר. הסונאר מדווח על ההד הראשון שחוזר מתוך האלומה.

לשאלה

שלב 4 מתוך 6

אלומה צרה

תדירות הפולס קבועה עכשיו. יש עוד דרך להצר את האלומה.

לשאלה

שלב 5 מתוך 6

צליל גבוה מדי

מים בולעים קול, ובולעים יותר ככל שהתדירות גבוהה יותר. האונייה עכשיו מעל הקניון.

לשאלה

שלב 6 מתוך 6

טביעת הרגל

האלומה לא פוגעת בנקודה אחת: היא מתרחבת בדרך למטה ומאירה כתם של קרקעית.

לשאלה

תמונה של הסצנה התלת־ממדית „סונאר ואיכון הד”
סצנה אינטראקטיבית

הגרסה האינטראקטיבית נטענת…

כל שלב מכין לכם את הסצנה, ובקר שמסומן „קבוע” נשאר במקומו בשלב הזה.

לניסוי

תרגול · חשבו

הסונאר שולח פולס ישר למטה, וההד חוזר אחרי 0.0469 s. מהירות הקול במי ים כ־1500 m/s. מה העומק מתחת לאונייה?

לניסוי

תרגול · חשבו

תדירות הפולס היא 200 kHz, ומהירות הקול במים 1500 m/s. מה אורך הגל של הפולס?

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

הקו כולו ממופה ב־200 kHz, ורואים את הספינה הטבועה ואת התורן שלה. מורידים את תדירות הפולס ל־15 kHz, באותו מתמר. מה יקרה למפה?

לניסוי

תרגול · הגיעו למטרה

תדירות הפולס קבועה על 200 kHz. שנו את רוחב המתמר עד שהאלומה צרה מ־2°2^\circ⁠, ולחצו על בדיקה.

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

האונייה מעל הקניון, כ־115 m עומק. מעלים את תדירות הפולס מ־200 kHz ל־600 kHz, כדי לקבל אלומה צרה עוד יותר. מה יקרה?

לניסוי

תרגול · חשבו

תדירות הפולס ורוחב המתמר נעולים, והאלומה ברוחב מלא של 3.58°3.58^\circ⁠. הקרקעית מתחת לאונייה בעומק 58.7 m. כמה רחב כתם הקרקעית שהאלומה מכסה?