Номер ?1, страница 253, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 6. Механические колебания и волны. Параграф 61. Лабораторные и исследовательские работы. Вопросы для обсуждения - номер ?1, страница 253.

Условие.

Объясните, в чём различия между продольными и поперечными волнами.

Решение.

Различие между продольными и поперечными волнами заключается, прежде всего, в направлении колебаний частиц среды по отношению к направлению, в котором распространяется сама волна.

В поперечных волнах колебания частиц среды происходят строго перпендикулярно вектору скорости распространения волны. Если волна распространяется вдоль оси $\text{x}$, то смещение частиц $\text{s}$ происходит в плоскости, перпендикулярной этой оси, например, вдоль оси $\text{y}$ или $\text{z}$. Это можно описать как $s = s_y(x,t)$. Классический пример — волна, бегущая по натянутому шнуру: если один конец шнура двигать вверх-вниз, то его участки будут совершать вертикальные колебания, в то время как волна будет распространяться горизонтально. Поперечные волны могут возникать только в средах, которые сопротивляются деформации сдвига, то есть обладают упругостью формы. К таким средам относятся твёрдые тела, а также поверхность жидкостей. Важнейшим примером поперечных волн являются электромагнитные волны (свет, радиоволны), которые могут распространяться даже в вакууме.

В продольных волнах колебания частиц среды происходят вдоль (параллельно) направления распространения волны. Если волна распространяется вдоль оси $\text{x}$, то и смещение частиц $\text{s}$ происходит вдоль той же оси: $s = s_x(x,t)$. Это приводит к образованию в среде чередующихся областей сжатия и разрежения. Хорошей моделью является волна в пружине, если её толкнуть вдоль оси. Каждый виток пружины будет колебаться вперёд-назад вдоль оси, и в этом же направлении будет распространяться волна. Продольные волны связаны с деформациями сжатия и растяжения, поэтому они могут распространяться в любых упругих средах: твёрдых, жидких и газообразных, так как все они обладают упругостью объёма. Самый известный пример продольных волн – это звуковые волны.

Таким образом, ключевые отличия сводятся к следующему. Первое — направление колебаний: перпендикулярное у поперечных и параллельное у продольных. Второе — среда распространения: поперечные волны требуют среду с упругостью сдвига (в основном, твёрдые тела), тогда как продольные требуют лишь упругость объёма (твёрдые тела, жидкости, газы).

Ответ: Основное различие между продольными и поперечными волнами состоит в направлении колебаний частиц среды относительно направления распространения волны. В поперечных волнах частицы колеблются перпендикулярно направлению распространения (например, световые волны, волны на струне), и они могут распространяться в твёрдых телах и на поверхности жидкостей. В продольных волнах частицы колеблются параллельно направлению распространения волны (например, звуковые волны), и они могут распространяться в твёрдых, жидких и газообразных средах.