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Scratch编程与物理-用Scratch学习“超声波测速”

Scratch 少儿编程 3206浏览 0评论

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Scratch编程与物理-用Scratch学习“超声波测速”

一、什么是超声波?

我们都知道,声音是由物体的振动产生的。而发声体振动的快慢是一个很重要的物理量。当发声体振动的越快,声音的音调就越高;振动的越慢,音调就越低。物理学里用每秒内振动的次数(也就是频率)来描述物体振动的快慢,单位是赫兹(HZ)。

而人能感受的声音频率是有一定范围的,多数人能听到的声音频率范围是20Hz~20000Hz,而高于20000Hz的声音,超出了人类的听觉极限,我们就把它叫做超声波。

Scratch编程与物理-用Scratch学习“超声波测速”

二、超声波的妙用

蝙蝠是利用声音的高手,他们通常只在夜间出来活动和觅食,但却很少撞到其他物体,并能以很高的精度确定目标,这是怎么做到的呢?

原来蝙蝠在飞行时会发出超声波,这些声波在撞到墙壁或者昆虫时,能反射回来,根据回声到来的方位和时间,确定目标的位置。

Scratch编程与物理-用Scratch学习“超声波测速”

人类采用这个原理,利用超声波实现了很多非常有用的发明,举例如下:

1、超声导盲仪帮助盲人探测前进道路上的障碍。

2、倒车雷达

3、”声呐“系统探测海洋深度,绘制海洋地形图。

4、B超

5、超声探伤仪器。

6、超声波手术,利用超声波排除人体内的结石。

今天重点讲的“超声波测速”就是其中一个例子。

三、“超声波测速”的原理

下面是用Scratch制作的“超声波测速”的模拟过程。

图中小汽车中途停止是为了更好展示程序效果,真实生活中小汽车是感受不到测速仪的存在的

Scratch编程与物理-用Scratch学习“超声波测速”

(”吉米编程启蒙“原创)

超声波测速仪对着行驶的车辆先后两次发出超声波,把第一次超声波发出到反射后接收的时间设为t1,把第一次检测时小车距离检测仪的距离设为s1,那么

s1 = 声速 * t1 / 2

同理,把第二次超声波发出到反射后接收的时间设为t2,把第二次检测时小车距离检测仪的距离设为s2,那么

s2 = 声速 * t2 / 2

那么小车两次检测频率间隔内行驶的距离s = s1 – s2

如果检测仪检测的频率是t秒一次,那么小车的行驶速度就是

v = s/t = (s1-s2)/t = (声速 * t1 / 2速 * t2 / 2) /t

四、编程实现

1、程序共有三个角色:汽车、检测仪、画笔(隐藏)

2、程序的主要逻辑代码

Scratch编程与物理-用Scratch学习“超声波测速”

转自公众号:
吉米编程启蒙

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