Номер 5, страница 28, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Звук. Параграф 68. Решение задач. Задачи для самостоятельного решения - номер 5, страница 28.

Условие.

5. Аквалангист, находящийся вблизи поверхности воды, слышит звучание камертона, находящегося на берегу. Частота колебаний камертона составляет 440 Гц. Определите, какой частоты звук слышит аквалангист.

Решение.

Дано:

Частота колебаний камертона, $f = 440$ Гц.

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

Частота звука, которую слышит аквалангист — $f_{воды}$.

Решение:

Источник звука — камертон, который находится на берегу и колеблется с частотой 440 Гц. Звуковая волна, создаваемая камертоном, распространяется сначала в воздухе, а затем переходит в воду, где ее слышит аквалангист.

Ключевым физическим принципом в данной задаче является то, что при переходе волны из одной среды в другую ее частота не изменяется. Частота колебаний в волне определяется исключительно характеристиками источника этих колебаний. В данном случае, источник — это камертон, и он задает частоту 440 Гц.

Когда звуковая волна достигает границы раздела воздух-вода, она заставляет частицы воды на поверхности колебаться с той же частотой, с которой колеблются частицы воздуха. Эти колебания частиц воды, в свою очередь, порождают звуковую волну в воде, которая распространяется дальше от поверхности. Таким образом, частота волны в воде будет точно такой же, как и частота волны в воздухе, то есть равной частоте источника.

Стоит отметить, что при переходе из воздуха в воду изменяются другие характеристики волны: скорость распространения и длина волны. Скорость звука в воде (около 1500 м/с) больше скорости звука в воздухе (около 343 м/с). Так как скорость, длина волны и частота связаны соотношением $v = \lambda \cdot f$, то при увеличении скорости $\text{v}$ и неизменной частоте $\text{f}$ длина волны $\lambda$ также увеличится.

Однако на воспринимаемую высоту звука (которая определяется именно частотой) это не влияет. Следовательно, аквалангист услышит звук той же частоты, что и у камертона.

$f_{воды} = f = 440$ Гц.

Ответ: аквалангист слышит звук частотой 440 Гц.