سوال ۵۵ فیزیک کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول با پاسخ تشریحی

۱. تعیین ترتیب رسیدن صداها: تندی صوت به ویژگی‌های محیط بستگی دارد و در فلزِ این مسئله از هوا بیشتر است؛ بنابراین $V_1>V_2$ و صدایی که از دیوارهٔ فلزی می‌گذرد، زودتر شنیده می‌شود (فیزیک ۳، صفحهٔ ۷۱–۷۲).

۲. محاسبهٔ زمان انتشار هر موج: طبق رابطهٔ $v=\frac{\Delta x}{\Delta t}$، زمان پیمودن مسیر برابر مسافت تقسیم بر تندی است (فیزیک ۳، صفحهٔ ۷۱). هر دو موج از محل ضربه تا شنونده، مسافت $L$ را می‌پیمایند؛ پس:
$t_{\text{فلز}}=\frac{L}{V_1}$
$t_{\text{هوا}}=\frac{L}{V_2}$

۳. محاسبهٔ فاصلهٔ زمانی دریافت دو صدا: چون دو موج با همان ضربه ایجاد می‌شوند، بازهٔ زمانی بین شنیدن آن‌ها برابر زمان رسیدن موجِ هوا منهای زمان رسیدن موجِ فلز است:
$\Delta t=t_{\text{هوا}}-t_{\text{فلز}}=\frac{L}{V_2}-\frac{L}{V_1}$
با هم‌مخرج کردن داریم:
$\Delta t=\frac{LV_1-LV_2}{V_1V_2}=\frac{(V_1-V_2)L}{V_1V_2}$
این مقدار مثبت است، زیرا $V_1>V_2$. توجه کنید که دو صدا ناشی از انتشار در دو محیط متفاوت‌اند، نه بازتاب و رفت‌وبرگشت صوت؛ بنابراین ضریب دو وارد محاسبه نمی‌شود.

پاسخ: گزینهٔ ۳