Номер 37.4, страница 138 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 37. Звуковые волны. Глава 5. Механические колебания и волны - номер 37.4, страница 138.

37.4 [901] Стук получается более громким, если стучать в дверь, а не в стену, с одинаковой силой. Почему это происходит?

37.4 [901]

Громкость звука, который мы слышим, зависит от амплитуды звуковой волны, а та, в свою очередь, определяется амплитудой колебаний источника звука. В данном случае источником звука является колеблющаяся дверь или стена.

Рассмотрим этот процесс с точки зрения физики:

1. Масса и инертность. Стена является частью капитальной конструкции здания, она очень массивная и жесткая. Дверь, напротив, представляет собой относительно легкую панель, закрепленную в проеме лишь на петлях. Согласно второму закону Ньютона, ускорение, получаемое телом, обратно пропорционально его массе при одинаковой приложенной силе ($a = F/m$). Поскольку масса двери ($m_{двери}$) многократно меньше массы стены ($m_{стены}$), при одинаковой силе стука $F$ дверь приобретает значительно большее ускорение и, соответственно, начинает колебаться с гораздо большей амплитудой.

2. Излучение звука. Дверное полотно, будучи большой и плоской панелью, способно колебаться как единое целое, подобно мембране динамика или деке музыкального инструмента (например, гитары). Такие колебания всей поверхностью очень эффективно передаются окружающему воздуху, создавая интенсивную (громкую) звуковую волну. Массивная стена от такого же удара практически не колеблется как единое целое. Колебания в ней локализованы, имеют малую амплитуду и быстро затухают, рассеиваясь в большом объеме материала. Поэтому стена является плохим излучателем звука.

Таким образом, при стуке в дверь гораздо большая доля энергии удара преобразуется в энергию звуковых волн, что и воспринимается как более громкий звук.

Ответ: Стук в дверь громче, так как дверь имеет значительно меньшую массу, чем стена. При одинаковой силе удара легкая дверь начинает колебаться с большей амплитудой. Кроме того, дверь, как цельная панель, является эффективным излучателем звука, в отличие от массивной стены, в которой колебания быстро затухают.