Utilisateur:


Sonar

Storyboard

Un autre usage du son dans l'eau est le sonar, utilisé à la fois comme outil technologique et comme technique employée par les baleines et les dauphins (biosonar) pour déterminer les distances.

Le biosonar est utilisé à la fois pour la navigation et la chasse, en estimant les distances et même les vitesses pour prédire les mouvements futurs de la proie.

>Modèle

ID:(1597, 0)



Sonar

Storyboard

Un autre usage du son dans l'eau est le sonar, utilisé à la fois comme outil technologique et comme technique employée par les baleines et les dauphins (biosonar) pour déterminer les distances. Le biosonar est utilisé à la fois pour la navigation et la chasse, en estimant les distances et même les vitesses pour prédire les mouvements futurs de la proie.

Variables

Symbole
Texte
Variable
Valeur
Unités
Calculer
Valor MKS
Unités MKS
$x$
x
Position relative de l'émetteur en mouvement et du réflecteur au repos
m
$\tau_1$
tau_1
Temps d'écho
s
$\tau_2$
tau_2
Temps du deuxième écho
s
$t$
t
Temps écoulé depuis le début du suivi
s
$\tau$
tau
Temps entre les impulsions
s
$v_e$
v_e
Vitesse de l'émetteur
m/s
$v_o$
v_o
Vitesse du réflecteur ou du récepteur
m/s
$d_0$
d_0
Vitesse du son
m
$c$
c
Vitesse du son
m/s

Calculs


D'abord, sélectionnez l'équation:   à ,  puis, sélectionnez la variable:   à 

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Calculs

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

 Variable   Donnée   Calculer   Cible :   Équation   À utiliser



Équations

Avec a distance à l'objet lors de l'émission du premier signal ($d_1$) et a vitesse du son ($c$), on peut estimer le moment o le premier signal se refl te comme $d_1/c$, et avec a distance à l'objet lors de l'émission du premier signal ($d_2$), le deuxi me moment comme $\tau + d_2/c$. Ainsi, le temps entre les r flexions des deux signaux est donn par :

$\Delta\tau = \tau + \displaystyle\frac{ d_2 }{ c } - \displaystyle\frac{ d_1 }{ c }$



La position o le premier signal se refl te est a distance à l'objet lors de l'émission du premier signal ($d_1$), et la deuxi me est ERROR:v_e\tau_2 + d_2. Par cons quent, la distance parcourue par le r flecteur est :

$ \Delta x = v_e \tau + d_2 - d_1 $



Ainsi, la vitesse du r flecteur est :

$v_o=\displaystyle\frac{\Delta x}{\Delta t}=\displaystyle\frac{ v_e\tau + d_2 - d_1}{ \tau + \displaystyle\frac{d_2}{c} - \displaystyle\frac{d_1}{c}}$



Comme mentionn pr c demment dans list=11874, la diff rence entre les distances parcourues est donn e par :

$d_2-d_1=\displaystyle\frac{1}{2}( c + v_e )( \tau_2 - \tau_1 )$



et la vitesse r sultante est :

equation


Exemples


mechanisms

Dans le cas o la fois l' metteur et le r flecteur ne se d placent pas, le trajet parcouru par le son est gal deux fois ERROR:9911 :

image

Comme le trajet se parcourt a vitesse du son ($c$) en a temps d'écho ($\tau_1$), nous avons que ERROR:9911 est :

quation=11873

Dans le cas o l' metteur se d place une vitesse a vitesse de l'émetteur ($v_e$) et que le r flecteur est au repos, a vitesse du son ($d_0$) varie en fonction de si le son voyageant a vitesse du son ($c$) n cessite a temps d'écho ($\tau_1$) soit plus grande (si les corps s' loignent) ou plus petite (si les corps se rapprochent) :

image

Par cons quent, a vitesse du son ($d_0$) est gal

equation=11874

et la position du r flecteur par rapport l' metteur est

equation=11876

en fonction de le temps écoulé depuis le début du suivi ($t$).

Dans le cas o l' metteur se d place une vitesse a vitesse de l'émetteur ($v_e$) et o le r flecteur se d place une vitesse a vitesse du réflecteur ou du récepteur ($v_o$), la distance entre l' metteur et le r flecteur peut tre soit plus grande ($v_e > v_o$) soit plus petite ($v_e < v_o$). Si l'on repr sente cette situation en incluant a temps d'écho ($\tau_1$), le temps du deuxième écho ($\tau_2$) et le temps entre les impulsions ($\tau$), on obtient :

image

En calculant le chemin parcouru et le temps coul par le r flecteur entre les deux impulsions, on obtient a vitesse du réflecteur ou du récepteur ($v_o$) comme suit :

equation=11877

Connaissant la fois a vitesse de l'émetteur ($v_e$) et a vitesse du réflecteur ou du récepteur ($v_o$), on peut exprimer a position relative de l'émetteur en mouvement et du réflecteur au repos ($x$) en fonction de le temps écoulé depuis le début du suivi ($t$) de la mani re suivante :

equation=11875

avec a vitesse du son ($c$).


model

En l'absence de mouvement, le temps n cessaire au signal a temps d'écho ($\tau_1$) pour parcourir la distance la vitesse du son a vitesse du son ($c$) est de $c \tau$, soit le double de la distance entre l' metteur et le r flecteur.

Par cons quent, ERROR:9911 est :

kyon

Dans le cas o l' metteur se d place une vitesse de a vitesse de l'émetteur ($v_e$) et que le r flecteur reste immobile, sa distance initiale a vitesse du son ($d_0$) peut tre estim e en utilisant le temps d' cho a temps d'écho ($\tau_1$). Dans ce sc nario, la distance parcourue est gale $c \tau_1$, qui est gal la distance initiale entre l' metteur et le r flecteur a vitesse du son ($d_0$), plus le retour, qui est le m me $d_0$ moins la distance parcourue par l' metteur $v_e\tau_1$. Ainsi, nous avons :

$d_0 + d_0 - v_e\tau_1 = c\tau_1$



ou que a vitesse du son ($d_0$) est :

kyon

Pour d terminer a position relative de l'émetteur en mouvement et du réflecteur au repos ($x$), il faut consid rer a vitesse du son ($d_0$) et soustraire le chemin parcouru par l' metteur. Ce dernier est calcul partir de a vitesse de l'émetteur ($v_e$) et le temps écoulé depuis le début du suivi ($t$), ce qui donne :

kyon

A vitesse du réflecteur ou du récepteur ($v_o$) peut tre calcul partir de a vitesse de l'émetteur ($v_e$) et a vitesse du son ($c$), ainsi que a temps d'écho ($\tau_1$), le temps du deuxième écho ($\tau_2$) et le temps entre les impulsions ($\tau$), en utilisant la formule suivante :

kyon


>Modèle

ID:(1597, 0)



Mécanismes

Définition


ID:(15468, 0)



Principe du sonar

Image

ID:(11869, 0)



L'émetteur et le réflecteur sont au repos

Noter

Dans le cas où à la fois l'émetteur et le réflecteur ne se déplacent pas, le trajet parcouru par le son est égal à deux fois ERROR:9911 :



Comme le trajet se parcourt à A vitesse du son ($c$) en a temps d'écho ($\tau_1$), nous avons que ERROR:9911 est :

ID:(11870, 0)



Émetteur en mouvement et réflecteur au repos

Citation

Dans le cas où l'émetteur se déplace à une vitesse a vitesse de l'émetteur ($v_e$) et que le réflecteur est au repos, a vitesse du son ($d_0$) varie en fonction de si le son voyageant à A vitesse du son ($c$) nécessite a temps d'écho ($\tau_1$) soit plus grande (si les corps s'éloignent) ou plus petite (si les corps se rapprochent) :



Par conséquent, a vitesse du son ($d_0$) est égal à



et la position du réflecteur par rapport à l'émetteur est



en fonction de le temps écoulé depuis le début du suivi ($t$).

ID:(11871, 0)



Émetteur et réflecteur en mouvement

Exercer

Dans le cas où l'émetteur se déplace à une vitesse a vitesse de l'émetteur ($v_e$) et où le réflecteur se déplace à une vitesse a vitesse du réflecteur ou du récepteur ($v_o$), la distance entre l'émetteur et le réflecteur peut être soit plus grande ($v_e > v_o$) soit plus petite ($v_e < v_o$). Si l'on représente cette situation en incluant a temps d'écho ($\tau_1$), le temps du deuxième écho ($\tau_2$) et le temps entre les impulsions ($\tau$), on obtient :



En calculant le chemin parcouru et le temps écoulé par le réflecteur entre les deux impulsions, on obtient a vitesse du réflecteur ou du récepteur ($v_o$) comme suit :



Connaissant à la fois a vitesse de l'émetteur ($v_e$) et a vitesse du réflecteur ou du récepteur ($v_o$), on peut exprimer a position relative de l'émetteur en mouvement et du réflecteur au repos ($x$) en fonction de le temps écoulé depuis le début du suivi ($t$) de la manière suivante :



avec a vitesse du son ($c$).

ID:(11872, 0)



Modèle

Équation


ID:(15469, 0)