Secundaria Sonar

[Chails]

Hola, llevo un par de días buscando la solución pero no me sale, agradecería vuestra ayuda.

-Un submarino usa el sonar para determinar la distancia hacia otros objetos. El tiempo entre el pulso emitido y el eco recibido se usa para determinar las distancias. Alternativamente, midiendo el tiempo entre ecos sucesivos que responden a otros tantos pulsos emitidos, comparándolos con los intervalos de tiempo entre los pulsos, se puede calcular la velocidad del submarino. Supongamos que el operador del sonar de un submarino que se mueve a velocidad constante bajo el agua del Mediterráneo Oriental, donde la velocidad del sonido en el agua es 1522 m/s , envía pulsos cada 2,00 s y estos vuelven reflejados cada 1,98 s. ¿A que velocidad va el submarino?

He calculado la distancia con el producto de 1522 m/s y 1,98 s que da 1491,56 m pero dudo que sirva para algo en este problema. El resto he probado varias formulas pero al final me dan resultados disparatados o no me cuadran las dimensiones de las magnitudes, así que no sé ni como empezar.

Gracias!

[Rodri]

Re: Problema universidad

Este problema trata sobre el efecto Doppler. ¿Lo has estudiado en la teoría?

[The Higgs Particle]

Sonar

"El operador de sonar de un submarino que se mueve a velocidad constante bajo las aguas del mar Mediterráneo, donde la velocidad del sonido en el agua es $v_s = 1522 (m/s)$, envía pulsos cada 2.00 s ($t$) y éstos le vuelven reflejados cada 1.98 s ($t'$). ¿A qué velocidad se mueve el submarino?"

Si inicialmente el submarino enviaba un pulso que impactaba contra un objeto a una distancia $D$, llegando finalmente cada $t=2 (s)$ y ahora lo recibe cada $t'=1.98 (s)$, significa que el barco ha avanzado $d = v_s \times (t-t') = 30.44 (m)$. El tiempo total invertido por el barco para avanzar esos metros es: $t' = 1.98 (s) \to v_{submarino} = \dst \frac{d}{t'} = 15.37 (m/s)$

¿Es así?

[inakigarber]

Re: Sonar

Buenas tardes;
No se si lo he hecho bien, (hace tiempo que no resuelvo problemas de este tipo) pero a mi me da el mismo resultado que a ti.
He utilizado la formula del efecto Doppler clásico.

$$F=\frac{c+V_r}{c+V_s}$$

Haciendo F=2/1.98=1.0101 y $V_s=0$ (suponemos que las ondas chocan contra una pared en reposo respecto al agua).
Entonces; $1,0101=\frac{1522+V_r}{1522}$ despejando me da $V_r=15.3735m/seg$.
Veremos a ver si sale alguna opinión mas autorizada.
saludos.

[Richard R Richard]

Re: Sonar

cuando el submarino emite con frecuencia f un objeto sin velocidad en el agua recibira . el sonido de una fuente que se acerca al observador

$f' =\dfrac{v}{\lambda'}=f(\dfrac{v_s}{v_s-v_f})= f(\dfrac{1}{1-\frac{v_f}{v_s}})$

y cuando el sonido rebota se acerca al observador a la fuente

$f'' =\dfrac{v''}{\lambda}=f'(1+\dfrac{v_o}{v_s})$

componiendo ambas

$f''=f(\dfrac{1}{1-\frac{v_f}{v_s}})(1+\dfrac{v_o}{v_s})=f\dfrac{v_s+v_f}{v_s-v_f}$

como $f=\dfrac 1 T$

de donde $v_f=v_s\dfrac{f''-f}{f''+f}=1522\dfrac{\frac 1{1.98}-\frac 1{2}}{\frac 1{1.98}+\frac 1{2}}=\dfrac {1522}{199} =7.64 m/s$

[The Higgs Particle]

Re: Sonar

Muchas gracias a ambos, porque resolverlo por frecuencias y Doppler es algo que no se me había ocurrido. Sin embargo, también me gustaría saber cómo resolverlo desde la cinemática que es, de hecho, del apartado de donde he sacado este ejercicio. Creo que he encontrado mi error:

El tiempo total invertido por el barco para avanzar esos metros es: $t' = 1.98 (s)$

Inicialmente el barco se encuentra en un punto en el que, a pesar de estar moviéndose, el pulso llega a los $2$ segundos, momento en el que se envía otro, que llega pasados $1.98$ segundos.
Es decir, el tiempo total es $t_{t} = 3.98 (s) \to v_{submarino} = \dst \frac{d}{t_t} = 7.65 (m/s)$

[Chails]

Re: Problema universidad

Hola de nuevo, gracias por tu respuesta, siento no haber contestado antes .

Han pasado 3 años y sigo sin haber podido resolver este ejercicio xD Entiendo que se puede resolver con el efecto Doppler, pero este ejercicio está en la sección desplazamiento y velocidad del libro. Tiene que poderse resolver sólo con la fórmula de la velocidad media y igualándolas, creo yo

Este ejercicio es el número 57 del capítulo 2 del tipler mosca.

Por favor alguien que me ayudee, llevo 3 años así!

[Richard R Richard]

Re: Problema universidad

Este problema ya fue resuelto aquí
http://forum.lawebdefisica.com/threads/35490-Sonar

[Chails]

Re: Problema universidad

Muchas gracias por las respuestas, algunas son muy avanzadas
El solucionario del libro indica que la solución son 15 m/s y está en el apartado de cinemática. Así que supongo que "The Higgs Particle" lo hizo bien.

[Pabluuar]

Hola, llevo un par de días buscando la solución pero no me sale, agradecería vuestra ayuda.

-Un submarino usa el sonar para determinar la distancia hacia otros objetos. El tiempo entre el pulso emitido y el eco recibido se usa para determinar las distancias. Alternativamente, midiendo el tiempo entre ecos sucesivos que responden a otros tantos pulsos emitidos, comparándolos con los intervalos de tiempo entre los pulsos, se puede calcular la velocidad del submarino. Supongamos que el operador del sonar de un submarino que se mueve a velocidad constante bajo el agua del Mediterráneo Oriental, donde la velocidad del sonido en el agua es 1522 m/s , envía pulsos cada 2,00 s y estos vuelven reflejados cada 1,98 s. ¿A que velocidad va el submarino?

He calculado la distancia con el producto de 1522 m/s y 1,98 s que da 1491,56 m pero dudo que sirva para algo en este problema. El resto he probado varias formulas pero al final me dan resultados disparatados o no me cuadran las dimensiones de las magnitudes, así que no sé ni como empezar.

Gracias!

El mayor problema es entender el enunciado, hacia dónde se dirige el sonido y a qué asociamos los 2 y 1,98 segundos.
Yo lo he realizado de la siguiente manera:
- los 2 segundos se asocian al tiempo desde que se emite hasta que se recibe el sonido estando el submarino en reposo.
- los 1,98s cuando se está desplazando (en total ,ida y vuelta)
- como el tiempo es menor que cuando está en reposo, el submarino está más cerca del obstáculo, es decir que se acerca.

Resolución:
1ª parte, se emite el sonido
2ª parte, choca con el obstáculo y el submarino lo recibe desde una posición más cercana

1º. distancia entre el submarino y el obstáculo = (en reposo y en movimiento) = 1/2(1522ms*2s)=1522m
En la ida, tarda 1s en alcanzar el obstáculo

2º. tiempo en la vuelta (cuando está en movimiento)=1,98-1=0,98s
Estos 0,02s de diferencia son por el movimiento del submarino

3º. distancia entre el submarino ya desplazado y el obstáculo=1522ms*0,98s=1491,56m
La distancia es menor que la inicial a que se está acercando

4º. distancia recorrida por el submarino=1522-1491,56=30,44m

5º. velocidad del submarino=30,44m/1,98s=15,37ms

Gracias y un saludo! Si algo resulta incorrecto o no tiene sentido comentadme

[delmar7]

Hola

Del enunciado se entiende que el submarino esta en movimiento con velocidad constante v y en esas circunstancias emite pulsos y también recoge los emitidos. Respecto a la resolución :

1. Emite un pulso (pulso a)
2. Choca con el obstáculo y el submarino lo recibe desde una posición más cercana $d-v \ t_a$ donde d es la distancia inicial (distancia entre submarino y obstáculo en el momento que se emitío el pulso a ) y $t_a$ es el tiempo de viaje (desde que sale hasta que regresa) del pulso a y v la velocidad del submarino, de acá surge una ecuación que expresa la distancia total recorrida por el pulso a :

$v_st_a=d+(d-vt_a)$ donde $v_s$ es la velocidad del sonido en el agua, independiente de la velocidad de la fuente en este caso del submarino. Analiza esta parte y ve si este análisis es objetivo, hasta este punto no he mencionado nada del segundo pulso, demás esta decir que veo incorrecto el análisis que has hecho a partir de la tercera línea de tu Resolución.



Saludos