Номер 2, 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 2, страница 189.

Условие.

2. Объясните, что является источником механических волн. Приведите примеры.

Решение.

1. Расскажите о механических волнах.

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

Основные характеристики механической волны:
- Амплитуда ($\text{A}$) — максимальное смещение колеблющихся частиц от положения равновесия. Измеряется в метрах (м).
- Длина волны ($\text{λ}$) — расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися в одинаковой фазе. Это также расстояние, которое волна проходит за время, равное одному периоду колебаний. Измеряется в метрах (м).
- Период ($\text{T}$) — время одного полного колебания частиц среды. Измеряется в секундах (с).
- Частота ($\text{ν}$) — число полных колебаний, совершаемых частицами среды за единицу времени. Измеряется в герцах (Гц). Частота и период связаны соотношением $ν = 1/T$.
- Скорость распространения волны ($\text{v}$) — скорость, с которой перемещается фронт волны. Она связана с длиной волны и периодом (или частотой) формулой: $v = λ/T = λν$.

Механические волны классифицируют по направлению колебаний частиц среды относительно направления распространения волны:
- Поперечные волны — волны, в которых частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны. Примерами могут служить волны на поверхности воды или волны, бегущие по натянутой струне. Поперечные волны могут распространяться только в средах, обладающих упругостью сдвига, то есть в твердых телах.
- Продольные волны — волны, в которых частицы среды колеблются вдоль направления распространения волны. Они представляют собой чередующиеся области сжатия и разрежения среды. Примером продольных волн являются звуковые волны. Такие волны могут распространяться в любой среде: твердой, жидкой и газообразной.

Для распространения механических волн обязательно наличие упругой среды. В вакууме механические волны распространяться не могут.

Ответ: Механическая волна — это распространение колебаний в упругой среде, которое сопровождается переносом энергии, но не вещества. Волны характеризуются амплитудой, длиной волны, периодом, частотой и скоростью распространения. Они бывают поперечными (колебания перпендикулярны направлению распространения) и продольными (колебания параллельны направлению распространения).

2. Объясните, что является источником механических волн. Приведите примеры.

Источником любой механической волны является колеблющееся тело или любое возмущение, вызывающее колебания частиц упругой среды. Чтобы волна возникла, необходимо вывести частицы среды из положения равновесия. Это первоначальное воздействие и создает колебания, которые затем, благодаря силам упругости между частицами, передаются от одной частицы к другой, распространяясь в пространстве в виде волны.

Таким образом, источником механической волны всегда является тело, совершающее механические колебания и находящееся в контакте с упругой средой.

Примеры источников механических волн:
- Звуковые волны: источником звука могут быть голосовые связки человека, колеблющаяся струна гитары, мембрана динамика, камертон. Все эти тела вибрируют и создают в окружающей среде (например, в воздухе) области сжатия и разрежения, которые распространяются как звуковая волна.
- Волны на поверхности воды: источником может быть камень, брошенный в воду, который вызывает начальное возмущение поверхности. Также источником может быть ветер, создающий рябь, или движущийся корабль.
- Сейсмические волны (волны при землетрясении): источником являются резкие смещения участков земной коры (тектонические сдвиги) в очаге землетрясения. Высвобождающаяся при этом энергия вызывает мощные колебания, распространяющиеся в толще Земли.
- Волна на веревке или шнуре: источником является рука человека, которая совершает колебательные движения, дергая за один конец веревки. Эти колебания передаются по всей длине веревки.

Ответ: Источником механических волн является любое тело, совершающее колебания, или любое возмущение, которое выводит частицы упругой среды из состояния равновесия. Примеры: колеблющаяся струна (источник звука), камень, упавший в воду (источник волн на воде), смещение земной коры (источник сейсмических волн).