Номер 37.23, страница 139 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 37. Звуковые волны. Глава 5. Механические колебания и волны - номер 37.23, страница 139.

37.23 [Д. 127] В чём основная причина того, что по мере вашего медленного удаления от оркестра звучание музыкальной пьесы не искажается, а лишь становится тише?

Решение

Звучание музыкальной пьесы представляет собой сложную звуковую волну, которая является наложением (суперпозицией) множества простых волн с различными частотами (высота тона) и амплитудами (громкость). Уникальное сочетание этих волн формирует тембр каждого инструмента и общую гармонию произведения. Искажение звука означало бы, что соотношения между этими частотными компонентами изменяются по мере их распространения от источника к слушателю.

Основная причина, по которой звучание не искажается, заключается в фундаментальном свойстве воздуха как среды распространения звука. Скорость звука в воздухе практически не зависит от частоты звуковой волны (в слышимом диапазоне). Физическое явление, при котором скорость волны в среде зависит от ее частоты, называется дисперсией. Таким образом, воздух является практически недиспергирующей средой для звука.

Поскольку все частотные компоненты звука — от низких нот контрабаса до высоких нот флейты — распространяются с одинаковой скоростью, они проходят расстояние от оркестра до слушателя за одно и то же время. Это гарантирует, что исходные временные и фазовые соотношения между всеми нотами и их обертонами сохраняются. В результате мы слышим музыку без искажения её тембра и гармонической структуры, форма сложной звуковой волны остается неизменной.

Уменьшение же громкости при удалении от оркестра — это естественный процесс ослабления звуковой волны. Он происходит главным образом из-за того, что энергия звука распределяется на всё большую площадь по мере удаления от источника (интенсивность падает обратно пропорционально квадрату расстояния), а также из-за частичного поглощения и рассеяния энергии звука в воздухе.

Ответ: Основная причина заключается в том, что скорость распространения звуковых волн в воздухе практически не зависит от их частоты (воздух — среда почти без дисперсии для звука). Из-за этого все частотные компоненты музыкального произведения (и высокие, и низкие ноты) движутся с одинаковой скоростью, достигают уха слушателя одновременно и сохраняют свои первоначальные соотношения. Это сохраняет тембр и гармонию музыки. Звук становится тише исключительно из-за ослабления интенсивности волны с увеличением расстояния до источника.