Может ли летуч. мышь,посылая сигнал 80 кГц,обнаружить мошку размером 1мм?
Удивительное свойство летучих мышей — умение ориентироваться в пространстве без помощи зрения — связано с их способностью испускать и улавливать ультразвуковые волны.
Оказалось, что во время полета мышь излучает короткие сигналы на частоте около 80 кГц, а затем принимает отраженные эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и от пролетающих вблизи насекомых.
Для того, чтобы сигнал был отражен препятствием, наименьший линейный размер этого препятствия должен быть не меньше длины волны посылаемого звука. Использование ультразвука позволяет обнаружить предметы меньших размеров, чем можно было бы обнаружить, используя более низкие звуковые частоты.
Реагировать на тот или иной объект мышь начинает на расстоянии порядка 1 метра, при этом длительность посылаемых мышью ультразвуковых сигналов уменьшается примерно в 10 раз, а частота их следования увеличивается до 100–200 импульсов (щелчков) в секунду.
Во время сближения с объектом охоты летучая мышь как бы оценивает угол между направлением своей скорости и направлением на источник отраженного сигнала и изменяет направление полета так, чтобы этот угол становился все меньше и меньше.
Может ли летучая мышь, посылая сигнал частотой 80 кГц, обнаружить мошку размером 1 мм? Скорость звука в воздухе принять равной 320 м/c. Ответ поясните.
Ответы (4)
Вижу задачу по физике по теме "Колебания и волны" в одну формулу. Частота колебаний волны f прямо пропорциональна скорости V и обратно пропорциональна длине волны λ:
f = V/λ. Отсюда длина волны λ = V/f. 80 кГц - это 80000 Гц.
Подставляем численные значения λ = 320/80000 = 0,004 м = 4 мм. Длина волны получается в 4 раза больше объекта. Летучая мышь скорей всего не заметит именно эту мошку.
Моя формулировка "скорей всего", а не точно, связано с тем, что ничего идеального в реальном мире не бывает. Летучая мышь выдаёт неидеальные синусоидальные колебания, и не постоянно, а пакетами. Скорей всего в сигнале присутствует несколько гармоник более высокой частоты, и следовательно меньшей длины волны. Благодаря им, засечь мошку можно.
Да, летучая мышь, использующая эхолокацию на частоте 80 кГц, может обнаружить мошку размером 1 мм. Эхолокация позволяет летучим мышам определять объекты в их окружении, включая мелкие насекомые, благодаря отражению ультразвуковых сигналов от этих объектов.
Размер мошки может вызвать некоторые сложности в определении ее местоположения, особенно если она находится на значительном расстоянии. Однако 80 кГц — это высокая частота, которая обеспечивает хорошую разрешающую способность, и летучая мышь должна иметь возможность распознать отраженные сигналы от маленького объекта, такого как мошка. Кроме того, летучие мыши часто используют различные стратегии охоты и адаптируются к условиям, что также помогает им находить даже очень мелкие цели.
Это зависит от индивидуальных свойств конкретной летучей мыши. При длине ультразвуковой волны 4 мм, мошка размером в 1 мм, будет представлять собой "слабый" четвертьволновой вибратор", то есть, она все равно "отразит сигнал", но его амплитуда будет мала. И вот тут все и будет зависеть от того, сможет ли летучая мышь распознать такой маленький отклик.
Вообще, летучие мыши не могут обнаружить неподвижный объект. Они используют эффект Доплера - смещению частоты отраженного сигнала от движущегося объекта.
Кстати, этот эффект также используется в радиолокации, в головках самонаведения ракет и много еще где.
Тут вот что надо ещё учитывать: что 11 мм - это размер тела, но не размер объекта, на который идёт охота. Мошка ж находится в полёте, а значит, к размеру тела добавляется размах крыльев, так что размер объекта, отражающего сигнал, запросто может достигать 4 мм - длины волны зондирующего сигнала.
Поэтому ответ утвердительный: летучая мышь в состоянии обнаружить летящую мошку.
ВКонтакте