Номер 6, страница 104, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

6. Могут ли стойки диаметром 30 см, вбитые в дно перед берегом на расстоянии 2—3 м друг от друга, ослабить набегающую волну?

6. Для того чтобы препятствие могло эффективно ослабить (погасить) волну, его размеры должны быть сравнимы с длиной этой волны или превышать ее. Это основное условие следует из теории дифракции волн, которая описывает, как волны огибают препятствия.

В данном случае мы имеем дело со стойками диаметром $d = 30 \text{ см} = 0.3 \text{ м}$, расположенными на расстоянии $L = 2–3 \text{ м}$ друг от друга. Длина поверхностных волн на воде ($\lambda$), особенно у берега, обычно составляет от нескольких до десятков метров.

Проанализируем взаимодействие волны с такой преградой по двум аспектам:

1. Взаимодействие с отдельной стойкой. Диаметр стойки ($d = 0.3 \text{ м}$) значительно меньше типичной длины волны $\lambda$. Когда размер препятствия намного меньше длины волны ($d \ll \lambda$), волна легко огибает его, практически не рассеивая свою энергию. Таким образом, влияние одной стойки пренебрежимо мало.

2. Взаимодействие с рядом стоек. Ряд стоек действует как дифракционная решётка. Однако, чтобы такая решётка была эффективным волноломом, либо сами её элементы должны быть большими, либо расстояние между ними должно быть намного меньше длины волны. В данном случае и диаметр стоек мал, и расстояние между ними ($L = 2–3 \text{ м}$) достаточно велико. Волны, длина которых превышает 3 метра (что характерно для большинства волн), будут проходить сквозь просветы почти беспрепятственно. Даже для волн с длиной $\lambda \approx 2–3 \text{ м}$ произойдет дифракция, но она лишь перераспределит энергию волны, а не погасит её, так как просветы между стойками слишком широки по сравнению с размерами самих стоек.

Следовательно, описанная конструкция не является эффективным волноломом для ослабления набегающих волн.

Ответ: Нет, такие стойки не смогут существенно ослабить набегающую волну. Для эффективного ослабления волны размер препятствия должен быть сопоставим с её длиной. Диаметр стоек ($0.3$ м) слишком мал по сравнению с типичной длиной водяных волн, поэтому волны будут легко огибать их (дифрагировать). Расстояние между стойками ($2–3$ м) также достаточно велико, чтобы волны проходили между ними, практически не теряя энергии.