學生學習區 國二上 理化 聲波回聲計算 題型三

蝙蝠回聲定位防撞動畫計算機

調整蝙蝠速度、聲音速度與反應時間,直接看懂「聲波去回 + 蝙蝠持續前進」這種國二上理化常見應用題。

這頁會幫你看懂
1. 回聲何時返回到蝙蝠身上
2. 蝙蝠在等待回聲時飛了多遠
3. 反應時間內還要再保留多少距離

至少需距離山壁

6.80 公尺
山壁
🦇
時間 t = 0.00 s
待命
超聲波路徑(去 + 回) 等待距離 d等待 相遇時間 t相遇 反應距離 d反應 反應時間 t反應 總安全距離 D = d等待 + d反應

參數設定

返回題型入口
m/s
m/s
題型重點
蝙蝠收到回聲前,自己還在往前飛。
收到回聲後,反應時間內也還會再前進。
決定轉向後,才會真的往回飛離山壁。
動畫提示
藍色是超聲波往返。
綠色是等待回聲時的前進距離。
紅色是反應時間額外保留距離。
Step 1

先找回聲相遇時間

聲波先飛到山壁再折返,蝙蝠同時向前飛,兩者相遇時間不是單純的 2D / v超聲波

Step 2

蝙蝠等待時已前進 d等待

在收到回聲前,蝙蝠已經飛了 d等待 = v蝙蝠 × t相遇,安全距離不能只算聲波本身。

Step 3

反應時間還要再留 d反應

收到回聲後還有反應時間,所以必須再加上 d反應 = v蝙蝠 × t反應 才是真正的防撞距離。

計算原理與公式

如上方向量圖所示,總安全距離 D 由兩段構成: d等待(接收回聲前飛行距離) + d反應(反應時間內飛行距離)

D = v蝙蝠 × ( 2Dv超聲波 + v蝙蝠 ) + v蝙蝠 × t反應

將 D 移項整理後,可得到最終公式:

D = v蝙蝠 × t反應 × ( v超聲波 + v蝙蝠v超聲波 - v蝙蝠 )