Номер 3, страница 354 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 75. Высота звука. Эффект Доплера. 13. Механические волны. Акустика. Молекулярная физика - номер 3, страница 354.

Условие.

3. Как зависит высота звука от скорости и направления движения источника звукового сигнала?

Решение.

2. Какой физический эффект называют эффектом Доплера?

Эффектом Доплера называют явление изменения частоты и длины волны, регистрируемых приёмником, которое происходит из-за движения источника волн и/или приёмника относительно друг друга и среды, в которой волны распространяются. Если источник и приёмник сближаются, наблюдаемая частота увеличивается, а длина волны уменьшается. Если они удаляются, частота уменьшается, а длина волны увеличивается. Эффект применим ко всем видам волн, включая звуковые и электромагнитные (свет, радиоволны).

Ответ: Эффект Доплера — это изменение воспринимаемой частоты и длины волны из-за относительного движения источника волн и наблюдателя.

3. Как зависит высота звука от скорости и направления движения источника звукового сигнала?

Высота звука, воспринимаемая человеком, определяется частотой звуковой волны. Зависимость этой частоты, а следовательно, и высоты звука, от скорости и направления движения источника сигнала описывается эффектом Доплера.

Направление движения:

• Если источник звука приближается к неподвижному наблюдателю, звуковые волны, достигающие наблюдателя, имеют меньшую длину волны и большую частоту, чем испускаемые источником. Это происходит потому, что каждая следующая волна испускается из точки, которая ближе к наблюдателю. В результате наблюдатель слышит более высокий звук (тон).

• Если источник звука удаляется от неподвижного наблюдателя, расстояние между волновыми фронтами увеличивается. Это приводит к увеличению длины волны и уменьшению частоты. В результате наблюдатель слышит более низкий звук (тон).

Скорость движения:

• Величина изменения высоты звука прямо пропорциональна скорости движения источника относительно наблюдателя. Чем выше скорость сближения или удаления, тем более заметным будет изменение частоты и, соответственно, высоты звука.

Математически для неподвижного наблюдателя и движущегося источника эта зависимость выражается формулой:

$f' = f \left( \frac{c}{c \mp v_s} \right)$

где $f'$ — воспринимаемая частота (высота звука), $f$ — частота источника, $c$ — скорость звука в среде, $v_s$ — скорость источника. Знак «минус» в знаменателе используется при приближении источника (частота $f'$ увеличивается), а знак «плюс» — при удалении (частота $f'$ уменьшается).

Ответ: Если источник звука приближается к наблюдателю, высота звука увеличивается (звук становится выше). Если источник удаляется, высота звука уменьшается (звук становится ниже). Величина этого изменения напрямую зависит от скорости движения источника: чем больше скорость, тем заметнее изменение высоты тона.