Номер 37.25, страница 139 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 37. Звуковые волны. Глава 5. Механические колебания и волны - номер 37.25, страница 139.

37.25 [Д. 130] Почему даже простейший рупор, сделанный из плотной бумаги в форме усечённого конуса, позволяет донести речь человека на большее расстояние?

Решение

Когда человек говорит, звуковые волны от его голоса распространяются во все стороны примерно одинаково, то есть сферически. Энергия, которую несёт звук, распределяется по поверхности сферы, которая становится всё больше с увеличением расстояния от говорящего. Площадь этой сферы равна $S = 4\pi r^2$, где $r$ — расстояние до источника. Интенсивность звука $I$, которая определяет его громкость, — это мощность $P$, делённая на площадь $S$: $I = P/S$. Таким образом, интенсивность звука очень быстро уменьшается с расстоянием, и речь становится не слышна.

Простейший рупор, сделанный из бумаги в форме усечённого конуса, не усиливает звук и не добавляет ему энергии. Его главная задача — перераспределить эту энергию в пространстве. Рупор не позволяет звуковым волнам расходиться во все стороны. Он работает как волновод, собирая звуковые волны и направляя их в виде узкого пучка в определённом направлении.

Это достигается за счёт многократных отражений звуковых волн от внутренних стенок рупора. Эти отражения заставляют волны двигаться преимущественно вперёд, вдоль оси конуса. В результате почти вся звуковая энергия, которая без рупора рассеялась бы по большой сфере, концентрируется в пределах небольшого телесного угла. Поэтому на том же расстоянии от говорящего, но в направлении оси рупора, интенсивность звука оказывается во много раз больше. Это позволяет донести речь на значительно большее расстояние, прежде чем её интенсивность упадёт ниже порога слышимости.

Ответ: Рупор не даёт звуковым волнам, создаваемым голосом, рассеиваться во все стороны. Он концентрирует звуковую энергию в узком направлении за счёт отражений от своих стенок. В результате интенсивность звука в этом направлении значительно возрастает, что позволяет услышать речь на большем расстоянии.