某实验室中悬挂着一弹簧振子和一单摆,弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上.某次有感地震中观察到静止的振子开始振动4.0s后,单摆才开始摆动.此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10km和5.0km,频率为1.0Hz.假设该实验室恰好位于震源的正上方,求震源离实验室的距离.

问题描述:

某实验室中悬挂着一弹簧振子和一单摆,弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上.某次有感地震中观察到静止的振子开始振动4.0s后,单摆才开始摆动.此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10km和5.0km,频率为1.0Hz.假设该实验室恰好位于震源的正上方,求震源离实验室的距离.

地震纵波传播速度为:vP=fλP
地震横波传播速度为:vS=fλS
有感地震中观察到静止的振子开始振动4.0s后,单摆才开始摆动.知横波由震源传播到实验室的时间比纵波的传播时间多4.0s.
设震源离实验室距离为s,有:s=vPt=vS(t+△t)
解得:s=

f△t
1
λs
1
λP
=40km
答:震源离实验室的距离为40km.
答案解析:根据波的波长和频率,运用v=λf求出波速,根据两列波传播的位移相等,根据时间差,运用运动学公式求出震源与实验室的距离.
考试点:单摆周期公式;简谐运动的振幅、周期和频率.

知识点:解决本题的关键知道波的波长、波速以及频率的关系.