Номер 3, страница 336 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Молекулярная физика. 13. Механические волны. Акустика. Параграф 71. Распространение волн в упругой среде - номер 3, страница 336.

Условие.

3. Какую волну называют продольной? Объясните процесс возникновения и распространения продольной волны в твёрдом теле и газе.

Решение.

Какую волну называют продольной?

Продольной называют волну, в которой колебания частиц среды происходят вдоль (параллельно) направления распространения волны. Такие волны представляют собой чередующиеся области сжатия и разрежения среды. Например, звуковые волны в воздухе или в воде являются продольными.

Ответ: Продольная волна — это волна, в которой частицы среды совершают колебания в том же направлении, в котором распространяется волна.

Объясните процесс возникновения и распространения продольной волны в твёрдом теле и газе.

Процесс возникновения продольной волны связан с созданием в упругой среде локального возмущения, вызывающего деформацию сжатия или растяжения. Источник волны (например, колеблющийся поршень) смещает частицы среды из их положения равновесия.

В газе: Газы состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении. Когда источник колебаний (например, мембрана динамика) движется вперед, он толкает прилегающие молекулы воздуха, создавая область повышенного давления и плотности — область сжатия. Эти молекулы, в свою очередь, сталкиваются со своими соседями, передавая им импульс и смещая их. Так область сжатия перемещается дальше. Когда источник движется назад, он создает за собой пространство с пониженным давлением и плотностью — область разрежения. Молекулы из соседних областей устремляются в эту разреженную зону. Этот процесс также передается от слоя к слою. Чередование сжатий и разрежений, распространяющееся в газе, и есть продольная волна. Сами молекулы газа лишь колеблются около своих положений равновесия, но не перемещаются вместе с волной.

В твёрдом теле: Атомы или молекулы в твёрдых телах связаны между собой сильными силами упругости и расположены в определённой структуре (например, кристаллической решётке). Если на один конец твёрдого стержня оказать воздействие (например, ударить), то частицы в этой области сместятся, сближаясь с соседними. Из-за сил упругости возникнет сила, стремящаяся вернуть смещённые частицы в исходное положение, но при этом они успевают передать своё смещение (импульс) соседним частицам. Таким образом, по всему телу начинает распространяться волна деформации сжатия. Частицы твёрдого тела колеблются около своих положений равновесия вдоль направления распространения волны, передавая энергию и импульс друг другу за счёт упругих связей.

Ответ: Продольная волна возникает из-за локальной деформации (сжатия/растяжения) в упругой среде. В газе она распространяется за счёт передачи импульса при столкновениях молекул, создавая чередующиеся области сжатия и разрежения. В твёрдом теле волна распространяется благодаря силам упругости между атомами, которые передают колебательное движение от одних частиц к другим вдоль направления волны.