Feladat: 3117. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Borsos Júlia ,  Gál Tamás ,  Kocsis Bence ,  Péterfalvi Csaba ,  Sarlós Ferenc 
Füzet: 1998/november, 505 - 506. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Térbeli mozgás, Hangsebesség, Függvények grafikus elemzése, Közelítő számítások, numerikus módszerek, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1997/december: 3117. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Jelöljük a megfigyelő helyét O-val, a repülőgép pályájának kezdőpontját A-val, a repülő pillanatnyi helyzetét P-vel (1. ábra), a repülő sebességének és a hangsebességnek az arányát pedig k-val. A hang akkor fog a P pontból és az A pontból egyszerre érkezni O-ba, ha a repülő görbe pályájának AP íven mért hossza k-szor akkora, mint az OA és OP távolságok különbsége.
Ez a feltétel tetszőleges P pontra igaz kell legyen, így az A-hoz közeli P1-re is. A pályagörbét közelítőleg a következő szerkesztéssel határozhatjuk meg. Rajzoljuk fel az AO'O derékszögű háromszöget, ahol O' az O pont merőleges vetülete a repülőgép pályasíkján (2. ábra). Csökkentsük le az OA szakasz ϱ hosszát egy kicsiny Δϱ értékkel, majd az így adódó OA1 sugárral rajzoljunk O középponntú körívet. Ennek a körívnek O'A-val való metszéspontja legyen Q1. Rajzoljunk O' középpontú, O'Q1 sugarú körívet, illetve A középpontú, kΔϱ sugarú körívet. Ezek P1 metszéspontja határozza meg a repülőgép pályájának egyik, A-hoz közeli pontját. Az eljárás azért közelítő, mert az A és P1 közötti pályagörbe hosszát az AP1 egyenes szakasz hosszával helyettesítettük.
Az eljárárás tovább folytatható, ha az OA szakaszra Δϱ egész számú többszöröseit mérjük fel, ezek segítségével szerkesztünk köríveket, és a kicsiny kΔϱ sugarú köröket mindig a pályagörbe előzőleg meghatározott pontjából mérjük fel.
A szerkesztés csak akkor vezethet eredményre, ha k>1, ellenkező esetben a pályagörbe újabb pontjait megadó körök nem metszenék egymást. Ez még akkor is előfordulhat, ha k>1, de a repülő túlságosan közel kerül a megfigyelési ponthoz; ettől kezdve a feladatban megkövetelt feltétel nem teljesíthető.
Ha a megfigyelő a pályasíkban helyezkedik el (O=O'), akkor a pályagörbe a logaritmikus spirál nevű görbe, amely egészen a megfigyelési pontig folytatható.

 Borsos Júlia (Győr, Révai M. Gimn., 12. o.t.)