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多普勒效应等声波的两个应用

多普勒效应等声波的两个应用. 一 . 多普勒效应等预报天气 1. 湿度预报 2. 强风预报 二 . 探险伴侣. 多普勒效应预报天气. 一般地 , 天气预报应包括以下几个方面 : 温度的预报 湿度的预报 强风预报. 对某个地区的温度的预报需要考虑到 云层的厚度与运动情况 , 季节与常年的气候特征 , 地面的具体而复杂的情况等 . 多普勒效应只能应用于相对运动物体的情况 , 所以不能完成对温度的预报 . 但是 , 多普勒效应可以对其中的某些方面 , 比如风速和湿度作出短时间范围内的预测. 湿度的预报.

brigid
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多普勒效应等声波的两个应用

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Presentation Transcript

  1. 多普勒效应等声波的两个应用 • 一.多普勒效应等预报天气 1.湿度预报 2.强风预报 • 二.探险伴侣

  2. 多普勒效应预报天气 一般地,天气预报应包括以下几个方面: • 温度的预报 • 湿度的预报 • 强风预报

  3. 对某个地区的温度的预报需要考虑到 云层的厚度与运动情况,季节与常年的气候特征,地面的具体而复杂的情况等.多普勒效应只能应用于相对运动物体的情况,所以不能完成对温度的预报. 但是,多普勒效应可以对其中的某些方面,比如风速和湿度作出短时间范围内的预测.

  4. 湿度的预报 为简单起见,我们假设在某个时空范围内,空气中的湿度是均匀的而且变化很小. 我们首先在实验室中比较精确地测定 不同温度和不同湿度下声波在空气中的传播速度,并建立数据库P. --------------------1 然后在某个城市中地面上的A点设置一个波源,并定时(比如每分钟)发出声波,并在250米左右的B点记录下声波,以此简单计算出地面的传播速度. -------------------2

  5. 然后,在A,B上空100米处再次进行测量,可以预见此时的声波的传播速度会有所减小.在B处使接受器相对波源振动,并记录下相向运动时的相对波速.调节振动的振幅使得某时刻接受到的波速与地面测量值相等.记录下此时振动平衡位置的速度,对照原先的数据库P可以得到地面与上空的湿度变化情况.-----------------------------3然后,在A,B上空100米处再次进行测量,可以预见此时的声波的传播速度会有所减小.在B处使接受器相对波源振动,并记录下相向运动时的相对波速.调节振动的振幅使得某时刻接受到的波速与地面测量值相等.记录下此时振动平衡位置的速度,对照原先的数据库P可以得到地面与上空的湿度变化情况.-----------------------------3 连续测量不同高度的相对湿度的变化情况,并对某个季节的每一天作好记录.这样就 有了第二个数据库Q.---------------------4

  6. 这样,以后我们就可以仅凭几天的测量数据预测以后几天大概的空气湿度情况.这样,以后我们就可以仅凭几天的测量数据预测以后几天大概的空气湿度情况. 当然,如果发现湿度持续上升,结合空气中的尘埃情况,可以预测雾的出现.如果是下雨天,空气中湿度接近饱和,就不需要预测. 优点:在没有大型计算机的地方,可以这样半经验地进行预报.不会很精确,但是不会漏掉重大情况. 缺点:只适用于常年气候稳定的地区.

  7. 强风预报 由气象学的知识,我们知道强风的形成比较诡异,难以准确预测,但是造成的损失却非常的大. 如果我们能在强风突袭前半个小时就知道风的方向,强度,持续时间,那么就可以减少很多的不必要的损失. 我们从这次力学考试得到启发,可以利用声波的某些性质进行一些预警.

  8. 首先,我们在H城的东西南北各20公里四个 方向上设置一个装置.该装置内正向(比如东边的装置朝东)设置了一个空室和一连串的不同频率的音叉,并分别与传感器相连.于是,强风 进入空洞后首先使音叉A共鸣,当空气在洞内静止下来后又使另一音叉B共振.假设风中声波的传播速度已知为V,于是: V=f(B)*λ V(A)=f(A)*λ f(A)和 f(B)是两个音叉的固有频率. 于是,就能得到风的速度为V(A)-V.

  9. 为了防止风向与装置的开口有夹角而造成比较大的误差,可以让装置以比较小的角速度旋转,并记录下一分钟内测量到的最大值.通过无线电向城市气象台发送.为了防止风向与装置的开口有夹角而造成比较大的误差,可以让装置以比较小的角速度旋转,并记录下一分钟内测量到的最大值.通过无线电向城市气象台发送. 我们假设强风的风速达到25m/s,那么人们就能得到13.3分钟的反应和应急时间.即使是50m/s的超强风,也有将近7分钟的避难时间. 为了使装置始终在上风口,我们在四个方向都安装了.功能是相同的。

  10. 探险伴侣 现在很多人,特别是青年大学生,喜欢到处旅游探险.当去到一些河流或是山洞时,往往还没有弄明白水文或是洞内情况,就贸然地闯入. 据报道,每年都有很多的人因此丧生.如果有一个随身携带的器具能方便地测量水的深度和流速,山洞的深度等,可能会帮上很大的忙.

  11. 测量水文信息 对于一般的测量河流深度,用普通的方法就行:向水底发个波,再接收并计算.但是这个在探险中没有价值,因为要下的河常常并不很深. 而用声纳去测三五米的距离显然比较搞笑. 我们担心的是表面上很平静的河水下面,很可能是暗涛汹涌.这样的河流是绝对不能下的.那么,怎么判断呢?

  12. 因为我们只需要知道是否有暗流,而对暗流的具体情况并不需要明了,所以我们把建立一个简单的模型:因为我们只需要知道是否有暗流,而对暗流的具体情况并不需要明了,所以我们把建立一个简单的模型: 河流在某个纵向上流向相同,并且在同一层上的流速相同.

  13. 如图所示,将装置设计成棍状(探险中还可以当成手杖用),在棍上相距一米的地方开有两个小孔A和B,里边有两个声波源,在其上方分别放一个波的接受器C和D.C和D与手柄上的计算器相连.如图所示,将装置设计成棍状(探险中还可以当成手杖用),在棍上相距一米的地方开有两个小孔A和B,里边有两个声波源,在其上方分别放一个波的接受器C和D.C和D与手柄上的计算器相连. 当需要测量时,打开电源,波源开始工作,于是水流进入A出时,受到器壁的压力向上运动.由于AC距离很近,可以认为水流速度没有改变,于是从C处接受器上可以记录下声波的速度V1.在棍的后面设一小口方便水流出.

  14. 同样,我们可以测量D处的波速V2. 计算器负责计算波速差fabs(V1-V2),这就是水流的速度差. 如果加上一个小电路,可以在超过设定的速度差时自动报警. 将装置尽量水平放置,就可以测量出水中旋涡的强度等信息. 在山洞中的情况是类似的,而且还比较简单,就不赘述了。

  15. 学号:PB05000614 姓名:戴振海

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