Номер 3, страница 149 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

3*. Почему молнию мы видим раньше, чем слышим звук?

3*. Почему молнию мы видим раньше, чем слышим звук?:

Это явление объясняется огромной разницей в скоростях распространения света и звука.

Дано:

Скорость света в воздухе, $c \approx 300 \, 000 \, 000$ м/с.

Скорость звука в воздухе, $v_{звука} \approx 343$ м/с (при 20 °C).

Найти:

Объяснить, почему вспышка молнии видна раньше, чем слышен раскат грома.

Решение:

Молния — это электрический разряд, который одновременно порождает и световую вспышку (свет), и раскат грома (звук). Оба эти явления распространяются от места удара молнии до наблюдателя.

Сравним скорости: скорость света ($c$) почти в миллион раз больше скорости звука ($v_{звука}$): $\frac{c}{v_{звука}} = \frac{300 \, 000 \, 000 \text{ м/с}}{343 \text{ м/с}} \approx 874 \, 635$

Предположим, молния ударила на расстоянии $S = 3$ км от наблюдателя.

Переведем расстояние в систему СИ: $S = 3 \text{ км} = 3000 \text{ м}$.

Рассчитаем время, за которое свет от вспышки достигнет наблюдателя: $t_{света} = \frac{S}{c} = \frac{3000 \text{ м}}{300 \, 000 \, 000 \text{ м/с}} = 0,00001 \text{ с} = 10$ мкс.

Это время настолько мало, что человеческий глаз воспринимает вспышку практически мгновенно.

Теперь рассчитаем время, за которое звук грома достигнет наблюдателя: $t_{звука} = \frac{S}{v_{звука}} = \frac{3000 \text{ м}}{343 \text{ м/с}} \approx 8,75$ с.

Таким образом, звук грома придет со значительной задержкой почти в 9 секунд после того, как наблюдатель увидит вспышку молнии. Эта задержка возникает из-за того, что звуку требуется гораздо больше времени, чтобы преодолеть то же расстояние, что и свет.

Ответ: мы видим молнию раньше, чем слышим гром, потому что скорость света (около 300 000 000 м/с) неизмеримо выше скорости звука (около 343 м/с). Свет от вспышки достигает нас почти мгновенно, в то время как звуку требуется заметное время, чтобы преодолеть расстояние от молнии до наблюдателя.