Номер 16, 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 16, страница 190.

Условие.

16. Расскажите об ультразвуке и инфразвуке.

Решение.

Звуковые волны, которые человек не может слышать, делятся на две категории в зависимости от их частоты: ультразвук (высокочастотные колебания) и инфразвук (низкочастотные колебания).

Ультразвук

Ультразвук — это упругие звуковые волны, частота которых превышает верхний предел слышимости человеческого уха, то есть более 20 000 Гц (или 20 кГц). Формально, диапазон ультразвука — это $f > 20 \text{ кГц}$.

Ключевые свойства:

1. Короткая длина волны. Это позволяет ультразвуку распространяться прямолинейно, подобно световым лучам, и фокусироваться в узкие пучки. Благодаря этому достигается высокая точность в определении местоположения объектов.

2. Высокая энергия. Ультразвуковые волны переносят значительную энергию, которая может вызывать физические и химические эффекты в среде (например, нагрев, кавитацию — образование и схлопывание пузырьков в жидкости).

3. Характер распространения. Ультразвук хорошо распространяется в жидкостях и твердых телах, но быстро затухает в газах (например, в воздухе).

Источники и применение:

В природе ультразвук используется некоторыми животными (летучие мыши, дельфины, киты) для эхолокации — ориентации в пространстве и охоты. В технике его генерируют с помощью специальных устройств — пьезоэлектрических или магнитострикционных излучателей. Ультразвук нашел широкое применение:

• В медицине: для диагностики (УЗИ внутренних органов), в хирургии (ультразвуковой скальпель), для разрушения камней в почках (литотрипсия).

• В промышленности: для контроля качества материалов (дефектоскопия), очистки поверхностей, сварки, резки, смешивания (гомогенизации) веществ.

• В навигации: в сонарах (гидролокаторах) для исследования морского дна, поиска косяков рыб и обнаружения подводных лодок.

Ответ: Ультразвук — это звуковые колебания с частотой выше 20 кГц, которые не воспринимаются человеком. Благодаря короткой длине волны и способности к фокусировке, он широко используется в медицине (УЗИ), промышленности (дефектоскопия, очистка) и гидролокации. Источниками ультразвука являются как некоторые животные (для эхолокации), так и специальные технические устройства.

Инфразвук

Инфразвук — это упругие звуковые волны с частотой ниже порога слышимости человека, то есть менее 16–20 Гц. Обычно к инфразвуку относят колебания с частотой $f < 16 \text{ Гц}$.

Ключевые свойства:

1. Большая длина волны. Это главное свойство инфразвука. Оно позволяет волнам распространяться на огромные расстояния (тысячи километров) с очень малым поглощением.

2. Слабое рассеяние и хорошая дифракция. Инфразвук легко огибает препятствия и проникает сквозь стены и другие преграды.

Источники и влияние:

Природными источниками инфразвука являются мощные явления: землетрясения, извержения вулканов, ураганы, штормы, падения метеоритов. Техногенные источники — это работа крупных промышленных установок, транспорт, ветряные электростанции, взрывы. Некоторые животные (слоны, киты, тигры) используют инфразвук для общения на больших расстояниях.

Хотя человек не слышит инфразвук, он может оказывать на него физиологическое и психологическое воздействие. Колебания определенных частот (особенно 6–8 Гц) могут входить в резонанс с внутренними органами, вызывая чувство беспричинной тревоги, страха, усталости, головную боль и нарушение координации.

Инфразвук используется в науке для мониторинга сейсмической активности, отслеживания ядерных испытаний и изучения атмосферных процессов.

Ответ: Инфразвук — это звуковые волны с частотой ниже 16 Гц, не слышимые человеком. Его основное свойство — большая длина волны, позволяющая ему распространяться на тысячи километров с малым затуханием. Источниками инфразвука служат природные катаклизмы и работающая техника. Он используется для научного мониторинга и может оказывать негативное воздействие на организм человека.