Номер 3, страница 79, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. Почему в газах и жидкостях не могут существовать поперечные волны?

3. Почему в газах и жидкостях не могут существовать поперечные волны?

Механические волны распространяются в среде за счет взаимодействия между ее частицами. Поперечные волны — это волны, в которых частицы среды совершают колебания перпендикулярно направлению распространения волны. Для возникновения и распространения таких колебаний необходимо, чтобы в среде возникали упругие силы при деформации сдвига, то есть при смещении одного слоя среды относительно другого. Эта способность противостоять сдвигу называется упругостью формы (или модулем сдвига).

Твердые тела обладают упругостью формы. Их частицы (атомы или молекулы) жестко связаны друг с другом в кристаллической решетке или аморфной структуре. При попытке сдвинуть один слой твердого тела относительно другого возникают значительные силы упругости, которые стремятся вернуть частицы в исходное положение. Именно эти силы и обеспечивают передачу поперечных колебаний от частицы к частице, то есть распространение поперечной волны.

В отличие от твердых тел, жидкости и газы не обладают упругостью формы. Они текучи, то есть не сохраняют форму и принимают форму сосуда, в котором находятся. Частицы в жидкостях и газах слабо связаны между собой (в газах практически не связаны) и могут легко перемещаться друг относительно друга. При сдвиге одного слоя жидкости или газа относительно другого не возникает упругой силы, возвращающей слои в первоначальное положение. Среда просто течет. Из-за отсутствия сопротивления сдвигу поперечные колебания не могут передаваться от частицы к частице и затухают практически в месте возникновения.

В жидкостях и газах могут распространяться только продольные волны (например, звуковые), где колебания частиц происходят вдоль направления распространения волны. Они существуют за счет упругости объема — способности среды сопротивляться сжатию и разрежению.

Ответ: В газах и жидкостях не могут существовать поперечные волны, так как эти среды не обладают упругостью формы (сопротивлением сдвигу). Для распространения поперечных волн необходимо, чтобы при смещении одного слоя среды относительно другого возникали силы упругости, возвращающие частицы в положение равновесия, а в текучих средах, как жидкости и газы, такие силы практически отсутствуют.