Номер 11, страница 77 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

VI. Механические колебания и волны. Смотрим и думаем - номер 11, страница 77.

Условие.

11. Определите явление, изображённое на рисунке. Объясните его причины. Охарактеризуйте это явление с точки зрения волновых явлений.

Решение.

Определите явление, изображённое на рисунке.

На рисунке изображено катастрофическое природное явление — цунами. Мы видим огромную волну, которая приближается к густонаселенному побережью и начинает его затопление.

Ответ: На рисунке изображено цунами.

Объясните его причины.

Цунами — это серия длинных морских волн, возникающих в результате мощного импульсного воздействия на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Основными причинами такого воздействия являются:

1. Подводные землетрясения. Это самая распространённая причина (около 85% всех случаев). Резкое вертикальное смещение (поднятие или опускание) участков морского дна во время землетрясения выталкивает или, наоборот, втягивает огромные объёмы воды, порождая волну.

2. Подводные или прибрежные вулканические извержения. Мощные взрывы вулканов и обрушение их стенок могут вызвать сильное возмущение водной поверхности.

3. Оползни. Крупные оползни на морском дне или обрушение больших масс земли, скальных пород или ледников с побережья в воду также способны сгенерировать цунами.

4. Падение крупных небесных тел. Удар астероида или крупного метеорита в океан способен вызвать волны огромной разрушительной силы.

Ответ: Причинами возникновения цунами являются мощные геологические или космологические события, такие как подводные землетрясения, вулканические извержения, оползни или падение астероидов, которые приводят к резкому смещению больших объёмов воды.

Охарактеризуйте это явление с точки зрения волновых явлений.

С точки зрения физики, цунами — это длинные гравитационные волны. Их можно охарактеризовать следующими параметрами:

Длина волны ($\lambda$) и амплитуда ($\text{A}$): В открытом океане цунами имеют колоссальную длину волны, достигающую 100-1000 км, и очень малую амплитуду (высоту) — как правило, не более 1 метра. Из-за этого вдали от берега они неопасны и практически незаметны для судов.

Скорость распространения ($\text{v}$): Скорость цунами в глубоком океане огромна, она сравнима со скоростью реактивного самолёта (до 1000 км/ч). Поскольку длина волны цунами намного больше глубины океана, её скорость можно рассчитать по формуле для длинных волн в "мелкой воде": $v = \sqrt{gH}$, где $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $\text{H}$ — глубина океана.

Трансформация у побережья: Когда волна цунами достигает прибрежного мелководья, глубина $\text{H}$ уменьшается. Согласно формуле, это приводит к значительному снижению скорости волны $\text{v}$. В соответствии с законом сохранения энергии, кинетическая энергия волны преобразуется в потенциальную. В результате её амплитуда (высота) резко возрастает, достигая десятков метров, а длина волны сокращается. Этот процесс и формирует гигантскую разрушительную "стену воды", которая обрушивается на берег.

Цунами является примером поперечной волны, так как частицы воды в ней совершают колебания преимущественно в вертикальной плоскости, перпендикулярно направлению распространения энергии волны (горизонтальному).

Ответ: Цунами — это длинная поперечная гравитационная волна, которая в открытом океане имеет очень большую длину и скорость, но малую высоту. При подходе к берегу из-за уменьшения глубины скорость волны падает, а её высота (амплитуда) резко возрастает из-за сохранения энергии, что и приводит к катастрофическим последствиям.