Номер 1, страница 189 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 4. Механические колебания и волны. Параграф 23. Механические волны. Звук - номер 1, страница 189.

Условие.

1. Расскажите о механических волнах.

Решение.

1. Расскажите о механических волнах.

Механическая волна — это процесс распространения колебаний в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной). Важнейшей особенностью волн является перенос энергии без переноса вещества. Частицы среды, в которой распространяется волна, совершают колебания около своих положений равновесия, но сами не перемещаются вместе с волной.

Для возникновения и распространения механической волны необходимы два условия:
1. Наличие источника колебаний — тела, которое выводится из состояния равновесия и совершает колебательные движения.
2. Наличие упругой среды — среды, частицы которой взаимодействуют друг с другом посредством сил упругости. Благодаря этому взаимодействию колебания от источника передаются от одних частиц к другим.

В зависимости от направления колебаний частиц среды по отношению к направлению распространения волны, механические волны делятся на два основных типа:

Продольные волны — это волны, в которых колебания частиц среды происходят вдоль (параллельно) направления распространения волны. Они представляют собой чередующиеся области сжатия и разрежения среды. Продольные волны могут распространяться в любых средах: твердых телах, жидкостях и газах. Примером продольных волн являются звуковые волны.

Поперечные волны — это волны, в которых колебания частиц среды происходят перпендикулярно направлению распространения волны. Они представляют собой чередующиеся «гребни» и «впадины». Поперечные волны могут распространяться только в средах, обладающих упругостью формы (сопротивляющихся сдвигу), то есть в твердых телах и на поверхности жидкостей. Примером поперечных волн являются волны на гитарной струне или на поверхности воды.

Основными характеристиками, описывающими механическую волну, являются:

- Амплитуда ($\text{A}$) — максимальное смещение частиц среды от положения равновесия. Измеряется в метрах (м).
- Период ($\text{T}$) — время, за которое частица совершает одно полное колебание. Измеряется в секундах (с).
- Частота ($\nu$) — число полных колебаний за единицу времени. Измеряется в герцах (Гц). Частота и период связаны соотношением: $\nu = 1/T$.
- Длина волны ($\lambda$) — расстояние, на которое волна распространяется за время, равное одному периоду колебаний. Это также расстояние между двумя ближайшими точками среды, колеблющимися в одинаковой фазе. Измеряется в метрах (м).
- Скорость распространения волны ($\text{v}$) — скорость, с которой перемещается фаза волны (например, гребень). Она определяется свойствами среды (ее упругостью и плотностью). Измеряется в метрах в секунду (м/с).

Эти характеристики связаны между собой фундаментальным уравнением волны:
$v = \frac{\lambda}{T} = \lambda \cdot \nu$
Это уравнение показывает, что скорость волны равна произведению ее длины на частоту.

Примерами механических волн в природе и технике являются звуковые волны, сейсмические волны (возникающие при землетрясениях), волны на поверхности воды, ультразвук, используемый в медицине (УЗИ) и промышленности.

Ответ:
Механические волны — это распространение колебаний в упругой среде, которое сопровождается передачей энергии, но не переносом вещества. Для их существования необходим источник колебаний и упругая среда. Волны делятся на продольные (колебания частиц параллельны направлению распространения, например, звук) и поперечные (колебания перпендикулярны направлению распространения, например, волна на струне). Ключевыми характеристиками волны являются амплитуда ($\text{A}$), период ($\text{T}$), частота ($\nu$), длина волны ($\lambda$) и скорость распространения ($\text{v}$). Эти величины связаны соотношением $v = \lambda \cdot \nu$.