Номер 37.31, страница 140 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 37. Звуковые волны. Глава 5. Механические колебания и волны - номер 37.31, страница 140.

37.31 [913] Стекло поглощает звук меньше, чем воздух. Почему же уличный шум лучше слышен при открытых окнах?

Этот вопрос касается двух разных физических явлений: поглощения звука и его отражения. Утверждение о том, что стекло поглощает звук меньше, чем воздух, является верным, если рассматривать распространение звука внутри самой среды. Стекло, как плотное твердое тело, является хорошим проводником звуковых колебаний и теряет мало энергии при их передаче через свою толщу.

Однако, когда уличный шум пытается проникнуть в комнату, ключевую роль играет не поглощение звука внутри материала, а его поведение на границе двух разных сред: «воздух — стекло».

Когда звуковая волна, распространяющаяся в воздухе, встречает на своем пути стекло, происходит следующее. Воздух и стекло имеют очень разные акустические свойства, в частности, акустический импеданс (волновое сопротивление), который можно рассчитать по формуле $Z = \rho \cdot v$ (где $\rho$ — плотность среды, а $v$ — скорость звука в ней). У плотного стекла акустический импеданс в тысячи раз больше, чем у разреженного воздуха. Из-за этой огромной разницы большая часть энергии звуковой волны не может «войти» в стекло и отражается от его поверхности обратно на улицу. Лишь незначительная часть звуковой энергии проходит сквозь стекло в комнату.

Таким образом, закрытое окно работает как эффективный звуковой барьер в первую очередь за счёт отражения звука, а не его поглощения.

Когда же окно открыто, на пути звука нет никакой преграды и границы раздела сред. Звуковые волны из уличного воздуха беспрепятственно проникают в воздух комнаты. В этом случае нет отражения, и шум слышен значительно лучше.

Ответ: Уличный шум лучше слышен при открытых окнах, потому что закрытое окно, несмотря на низкое поглощение звука самим стеклом, отражает большую часть звуковой энергии обратно на улицу. Это происходит из-за резкого различия в акустических свойствах воздуха и стекла. Открытое же окно не представляет для звуковых волн такой преграды, и они свободно проникают в помещение.