Присоединиться

Физика·Колебания и волны·9–11 класс

Расстояние до землетрясения по разнице прихода продольной и поперечной волн

Условие

Сейсмическая станция зарегистрировала два толчка от одного и того же землетрясения: сначала пришла продольная волна, распространяющаяся в земной коре со скоростью 6 км/с, а через 1 минуту после неё — поперечная волна со скоростью 4 км/с. Считая, что обе волны вышли из очага одновременно и шли по одному пути, найдите расстояние от станции до очага и время движения каждой волны.

Ответ

S = 720 км; продольная волна шла 120 с (2 мин), поперечная — 180 с (3 мин)

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Что общего и что разного у двух волн

    Обе волны рождаются в очаге в один и тот же момент и проходят одно и то же расстояние SS до станции.

    Разные у них только скорости, а значит, и времена в пути. Продольная волна быстрее (v1=6v_1 = 6 км/с), поэтому приходит первой; поперечная (v2=4v_2 = 4 км/с) отстаёт.

    Именно эта задержка Δt=1 мин=60\Delta t = 1\ \text{мин} = 60 с и является данным задачи. Подчеркнём: 60 с — это не время движения какой-либо из волн, а разница между их временами.

  2. Шаг 2. Записываем времена через искомое расстояние

    t1=Sv1t_1 = \frac{S}{v_1} — время продольной волны, t2=Sv2t_2 = \frac{S}{v_2} — время поперечной волны.

    Так как v2<v1v_2 < v_1, то t2>t1t_2 > t_1, и разность времён равна Δt=t2t1=Sv2Sv1\Delta t = t_2 - t_1 = \frac{S}{v_2} - \frac{S}{v_1}.

    Получилось одно уравнение с одним неизвестным SS — дальше это чистая алгебра.

Осталось ещё 3 шага — откроются после входа:

  • Шаг 3. Выражаем расстояние
  • Шаг 4. Подставляем числа
  • Шаг 5. Проверяем и находим времена
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Умножают разность времён на разность скоростей: 60 с · 2 км/с = 120 км. Так делать нельзя — расстояние выражается через произведение скоростей, делённое на их разность.

  • Считают, что разность времён — это время движения одной из волн, и получают 6 · 60 = 360 км.

  • Берут среднюю скорость (6 + 4)/2 = 5 км/с и умножают на 60 с — получают неверные 300 км.

  • Путают, какая волна быстрее: первой всегда приходит продольная (P-волна), поперечная (S-волна) отстаёт.

  • Смешивают единицы: скорость в км/с, а расстояние ищут в метрах, забыв про множитель 1000.

Другие задачи по теме «Колебания и волны»