Номер 37.6, страница 138 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 5. Механические колебания и волны. Параграф 37. Звуковые волны - номер 37.6, страница 138.

Условие.

37.6 [Д. 125] Изменится ли частота и скорость распространения звуковых волн, если пианист сильнее ударит по клавише рояля?

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 7.

При более сильном ударе по клавише рояля молоточек передает струне больше энергии. Эта дополнительная энергия вызывает колебания струны с большей амплитудой. Рассмотрим, как это влияет на частоту и скорость распространения звуковой волны.

Частота звуковых волн

Частота звука определяет его высоту. В музыкальных инструментах, таких как рояль, частота звука определяется физическими свойствами колеблющегося тела, в данном случае — струны. Частота колебаний струны зависит от ее длины ($L$), силы натяжения ($T$) и линейной плотности ($\mu$ — масса на единицу длины). Для основной гармоники эта зависимость выражается формулой: $f = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$

Эти параметры (длина, натяжение, плотность) для каждой струны рояля заранее настроены и не меняются от силы удара по клавише. Сила удара влияет на амплитуду колебаний струны, то есть на максимальное отклонение от положения равновесия. Большая амплитуда означает большую интенсивность звуковой волны, что воспринимается как увеличение громкости. Однако частота колебаний, а следовательно, и высота звука, остается прежней.

Ответ: Частота звуковых волн не изменится.

Скорость распространения звуковых волн

Скорость распространения любой волны, включая звуковую, зависит от свойств среды, в которой она распространяется. Для звука, распространяющегося в воздухе, скорость зависит в первую очередь от температуры воздуха, а также от его влажности и давления. Скорость звука в газе можно рассчитать по формуле: $v = \sqrt{\frac{\gamma R T}{M}}$ где $\gamma$ — показатель адиабаты, $R$ — универсальная газовая постоянная, $T$ — абсолютная температура, $M$ — молярная масса газа.

Сила удара пианиста по клавише никак не изменяет свойства среды (воздуха) в помещении. Температура, давление и состав воздуха остаются постоянными. Следовательно, скорость, с которой звуковая волна распространяется от рояля к слушателю, также не изменится.

Ответ: Скорость распространения звуковых волн не изменится.