Номер 13, страница 190 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 4. Механические колебания и волны. Параграф 23. Механические волны. Звук - номер 13, страница 190.

Условие.

13. Сравните продольные и поперечные волны: что у них общего и чем они различаются?

Решение.

что у них общего

Продольные и поперечные волны, несмотря на свои различия, имеют ряд фундаментальных общих свойств, характерных для волновых процессов.

1. Перенос энергии без переноса вещества. И продольные, и поперечные волны являются механизмом переноса энергии из одной точки пространства в другую. При этом частицы среды, в которой распространяется волна, совершают колебания около своих положений равновесия, но не перемещаются вместе с волной.

2. Описание с помощью волновых характеристик. Оба типа волн описываются одинаковым набором физических величин: длиной волны ($ \lambda $), частотой ($ f $), периодом ($ T $), амплитудой ($ A $) и скоростью распространения ($ v $). Эти величины связаны универсальным соотношением: $ v = \lambda \cdot f $.

3. Проявление волновых явлений. Для обоих типов волн характерны такие явления, как отражение (изменение направления волны на границе двух сред), преломление (изменение направления волны при переходе из одной среды в другую), интерференция (сложение волн) и дифракция (огибание волнами препятствий).

Ответ: Общим для продольных и поперечных волн является то, что они переносят энергию без переноса вещества, описываются одинаковыми характеристиками (скорость, длина волны, частота, амплитуда) и для них характерны одинаковые волновые явления (отражение, преломление, интерференция, дифракция).

чем они различаются

Основное различие между продольными и поперечными волнами заключается в направлении колебаний частиц среды относительно направления распространения волны, что приводит к ряду других отличий.

1. Направление колебаний. В продольных волнах частицы среды колеблются параллельно (вдоль) направлению распространения волны. Это приводит к образованию чередующихся областей сжатия и разрежения. В поперечных волнах частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, образуя гребни и впадины.

2. Среда распространения.Продольные волны могут распространяться в любой упругой среде: твердой, жидкой или газообразной, так как все они способны испытывать деформации сжатия и растяжения. Поперечные волны могут распространяться только в средах, обладающих упругостью сдвига, то есть в твердых телах. В газах и внутри объема жидкостей поперечные волны не распространяются, однако они могут существовать на поверхности жидкости.

3. Поляризация.Поперечные волны можно поляризовать. Поляризация — это процесс упорядочивания колебаний, выделение одной плоскости, в которой они происходят. Продольные волны не могут быть поляризованы, так как колебания в них всегда происходят только в одном направлении — вдоль направления распространения.

4. Примеры. Классическим примером продольных волн являются звуковые волны в воздухе или воде. Примерами поперечных волн являются волны на струне музыкального инструмента, электромагнитные волны (включая свет) и сейсмические S-волны.

Ответ: Основное различие заключается в направлении колебаний частиц среды: в продольных волнах они колеблются параллельно направлению распространения волны, а в поперечных — перпендикулярно. Из-за этого они могут распространяться в разных средах и отличаются способностью к поляризации (поляризовать можно только поперечные волны).