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

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

Условие.

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

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

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.