Ответьте на вопросы, страница 89 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему в открытом пространстве громкость звука от одного и того же источника меньше, чем в комнате?

2. Почему звуковые волны не распространяются на большие расстояния?

1. Почему в открытом пространстве громкость звука от одного и того же источника меньше, чем в комнате?

Громкость звука в открытом пространстве меньше, чем в замкнутом помещении, из-за наличия отраженных звуковых волн в комнате.

В открытом пространстве звуковые волны от источника распространяются во все стороны, и их энергия распределяется по постоянно увеличивающейся площади. До слушателя доходит только та волна, которая распространяется по прямой от источника к нему. Интенсивность звука быстро убывает с увеличением расстояния.

В комнате же звуковые волны не только достигают уха слушателя напрямую, но и многократно отражаются от стен, потолка, пола и предметов мебели. Это явление называется реверберацией. Отраженные волны, приходящие к слушателю с разных сторон, накладываются на прямую волну. В результате этого сложения общая интенсивность звука в любой точке комнаты оказывается выше, чем была бы на том же расстоянии в открытом пространстве. Это увеличение интенсивности и воспринимается как большая громкость.

Ответ: В комнате громкость звука выше из-за многократного отражения звуковых волн от стен, пола и потолка (реверберации). Отраженные волны суммируются с прямой волной, увеличивая общую интенсивность звука. В открытом пространстве таких отражений нет, и звуковая энергия просто рассеивается в пространстве.

2. Почему звуковые волны не распространяются на большие расстояния?

Звуковые волны не могут распространяться на неограниченно большие расстояния, так как их энергия ослабевает (происходит затухание) по мере удаления от источника. Это обусловлено несколькими основными факторами:

1. Геометрическое расхождение волны. Звук от источника (особенно точечного) распространяется в пространстве во все стороны. Энергия, которую несёт волна, распределяется по поверхности волнового фронта, площадь которого увеличивается с расстоянием. Для сферической волны площадь фронта равна $S = 4\pi r^2$, где $\text{r}$ – расстояние от источника. Вследствие этого интенсивность звука $\text{I}$ (мощность на единицу площади) уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния: $I \sim \frac{1}{r^2}$. Это основная причина ослабления звука.

2. Поглощение средой. Звук — это механическая волна, которая распространяется за счет колебаний частиц среды (например, воздуха). При этих колебаниях из-за сил внутреннего трения (вязкости) и теплообмена между областями сжатия и разрежения часть механической энергии волны необратимо переходит во внутреннюю энергию среды, то есть в тепло. Этот процесс называется поглощением звука. Степень поглощения зависит от свойств среды и частоты звука (как правило, высокочастотные звуки поглощаются сильнее).

3. Рассеяние. На пути распространения звуковой волны могут встречаться различные неоднородности (например, турбулентные вихри в атмосфере, капли тумана, дым) или препятствия. При взаимодействии с ними звуковая волна рассеивается, то есть отклоняется в разные стороны. Это приводит к уменьшению энергии волны, распространяющейся в первоначальном направлении.

В результате совокупного действия этих факторов амплитуда звуковой волны уменьшается, и на достаточно большом расстоянии звук становится настолько тихим, что его уже невозможно различить на фоне окружающего шума.

Ответ: Звуковые волны затухают с расстоянием из-за распределения их энергии по всё большей площади, поглощения энергии средой (превращения в тепло) и рассеяния на неоднородностях и препятствиях.