Номер 2, страница 127 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

2. Почему в газах и жидкостях не существует поперечных волн?

1. Звуковую волну называют плоской, если её волновые поверхности, то есть поверхности, на которых фаза колебаний одинакова, представляют собой систему параллельных плоскостей. Вектор скорости распространения такой волны перпендикулярен этим плоскостям. Плоская волна является физической идеализацией, которая хорошо описывает реальную волну на большом удалении от источника.

Звуковую волну называют сферической, если её волновые поверхности представляют собой концентрические сферы. Такие волны излучаются точечным источником в однородной и изотропной среде. Волна распространяется радиально от источника во всех направлениях.

Ответ: Плоская звуковая волна — это волна, у которой волновые поверхности являются параллельными плоскостями. Сферическая звуковая волна — это волна, у которой волновые поверхности являются концентрическими сферами.

2. Поперечные волны — это волны, в которых колебания частиц среды происходят перпендикулярно направлению распространения волны. Для возникновения и распространения таких волн необходимо наличие в среде упругих сил, противодействующих деформации сдвига, то есть смещению одних слоев среды относительно других.

В твёрдых телах атомы или молекулы жёстко связаны друг с другом (например, в кристаллической решётке). При попытке сдвинуть один слой относительно другого возникают значительные силы упругости, которые стремятся вернуть частицы в их равновесное положение. Благодаря этой упругости формы (сопротивлению сдвигу) в твёрдых телах могут распространяться поперечные волны.

Газы и жидкости являются текучими средами. Это означает, что их молекулы не имеют фиксированного положения и могут легко перемещаться друг относительно друга. В газах и жидкостях практически отсутствуют упругие силы, которые бы препятствовали сдвигу слоёв. Если приложить к ним сдвиговое усилие, они будут течь, а не упруго деформироваться. Иными словами, у них отсутствует упругость формы (модуль сдвига равен нулю).

Поскольку в газах и жидкостях нет механизма, создающего возвращающую силу при поперечном смещении частиц, поперечные волны в их объёме существовать не могут. В этих средах могут распространяться только продольные волны (например, звук), которые представляют собой чередование сжатий и разрежений и обусловлены упругостью объёма.

Ответ: Поперечные волны не существуют в газах и жидкостях, потому что для их распространения необходима упругость среды по отношению к деформации сдвига. Газы и жидкости не обладают упругостью формы, их слои могут свободно смещаться друг относительно друга, не создавая возвращающих сил, необходимых для поперечных колебаний.