Номер 1, страница 108, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Изучите музыкальные инструменты, в которых возникают стоячие звуковые волны.

1. Изучите музыкальные инструменты, в которых возникают стоячие звуковые волны.

Решение:

Стоячие звуковые волны являются физической основой звукоизвлечения в большинстве музыкальных инструментов. Они образуются в результате интерференции (наложения) волн, распространяющихся в ограниченной среде (например, в струне или столбе воздуха) и отражающихся от ее границ. В результате образуется устойчивая картина колебаний с точками, которые остаются неподвижными (узлы), и точками, которые колеблются с максимальной амплитудой (пучности). Размеры инструмента определяют возможные длины стоячих волн и, следовательно, их частоты, которые мы воспринимаем как высоту звука.

Музыкальные инструменты, в которых возникают стоячие волны, можно классифицировать на несколько основных групп:

1. Струнные инструменты. К этой группе относятся гитара, скрипка, виолончель, фортепиано и др. Источником звука является натянутая струна, закрепленная с двух концов. При возбуждении (щипком, ударом, смычком) по струне начинают бежать поперечные волны, которые, отражаясь от закрепленных концов, интерферируют друг с другом и образуют стоячую волну. Закрепленные концы струны всегда являются узлами стоячей волны. Самый низкий звук (основной тон) соответствует стоячей волне, у которой на длине струны $\text{L}$ укладывается половина длины волны ($L = \lambda/2$). Более высокие звуки, обертоны, соответствуют стоячим волнам, для которых на длине струны укладывается целое число полуволн ($L = n \cdot \lambda/2$, где $\text{n}$ - целое число).

2. Духовые инструменты. В этих инструментах (флейта, кларнет, труба, орган и др.) стоячие волны возникают в столбе воздуха внутри инструмента. Это продольные волны. Возбуждение столба воздуха происходит при вдувании воздуха через специальное отверстие или с помощью вибрирующего язычка (трости). Характер стоячих волн зависит от того, являются ли концы трубы открытыми или закрытыми. Открытый конец соответствует пучности смещения частиц воздуха, а закрытый — узлу.

3. Ударные инструменты с определенной высотой звука. В таких инструментах, как литавры, ксилофон, маримба, колокольчики, стоячие волны образуются на вибрирующих мембранах или пластинах. Форма, размеры и точки крепления этих вибрирующих элементов определяют возможные частоты стоячих волн и, соответственно, высоту извлекаемого звука.

Ответ: Стоячие звуковые волны возникают в струнных инструментах (гитара, скрипка) за счет колебаний струн, в духовых инструментах (флейта, труба) за счет колебаний столба воздуха, а также в некоторых ударных инструментах (литавры, ксилофон) за счет колебаний мембран или пластин. Образование стоячих волн является ключевым принципом генерации звука в этих инструментах.