Номер 37.32, страница 140 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 37. Звуковые волны. Глава 5. Механические колебания и волны - номер 37.32, страница 140.

37.32 [Д. 134⁰] Предложите способ, как с помощью двух одинаковых хрустальных бокалов выяснить, какие волны — высокой или низкой частоты — вода поглощает в большей степени.

Для того чтобы выяснить, какие волны — высокой или низкой частоты — вода поглощает в большей степени, можно провести следующий эксперимент с использованием двух одинаковых хрустальных бокалов.

Решение

1. Подготовка. Возьмем два совершенно одинаковых хрустальных бокала. В первый бокал нальем небольшое количество воды, а во второй — значительно большее.

2. Создание колебаний разной частоты. Частота собственных колебаний бокала зависит от массы колеблющейся системы. Бокал с небольшим количеством воды будет иметь меньшую массу колеблющейся системы (стекло + мало воды) и, следовательно, будет издавать звук более высокой частоты $f_1$. Бокал с большим количеством воды будет иметь большую массу (стекло + много воды) и будет издавать звук более низкой частоты $f_2$, где $f_2 < f_1$.

3. Проведение эксперимента и наблюдение. Необходимо возбудить колебания в обоих бокалах, приложив к ним примерно одинаковое воздействие. Например, можно провести по ободку каждого бокала влажным пальцем или легонько ударить по ним неметаллическим предметом. Далее следует сравнить характер звучания.

Мы заметим, что первый бокал (с высокой частотой $f_1$) будет издавать ясный, продолжительный, звенящий звук. Это говорит о слабом затухании колебаний. Второй бокал (с низкой частотой $f_2$) издаст более глухой и очень короткий звук, который быстро затухнет. Это свидетельствует о сильном затухании, то есть о быстром поглощении энергии колебаний.

4. Вывод. В обоих случаях энергия колебаний стенок бокала поглощается находящейся в нем водой (за счет вязкости и возбуждения движения жидкости). Эксперимент показывает, что в системе с большим количеством воды, которая колеблется с низкой частотой, энергия поглощается гораздо интенсивнее. Отсюда можно сделать вывод, что вода в большей степени поглощает низкочастотные волны.

Ответ:

Следует взять два одинаковых бокала. В один налить немного воды (для получения высокой частоты колебаний), а в другой — много воды (для получения низкой частоты). При возбуждении колебаний в обоих бокалах (например, трением пальца по ободку) можно наблюдать, что звук от бокала с большим количеством воды (низкая частота) затухает значительно быстрее. Быстрое затухание указывает на сильное поглощение энергии. Следовательно, данный эксперимент показывает, что вода в большей степени поглощает низкочастотные волны.