Номер 10, страница 187, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава IV. Механические колебания и волны. Параграф 22. Механические волны. Звук - номер 10, страница 187.

Условие.

10. Расскажите о поперечных волнах. Где они могут распространяться?

Решение.

Расскажите о поперечных волнах.

Поперечными волнами называют волны, в которых колебания частиц среды происходят в направлениях, перпендикулярных направлению распространения волны. Это означает, что если волна движется, например, горизонтально, то частицы среды, через которую она проходит, колеблются вертикально или в другой плоскости, перпендикулярной движению. Простой пример — волна, бегущая по натянутой веревке, если ее свободный конец дергать вверх и вниз. Точки веревки движутся вертикально, а сама волна — горизонтально. Математически это условие можно выразить как перпендикулярность вектора скорости колебаний частиц $ \vec{u} $ и вектора скорости распространения волны $ \vec{v} $: $ \vec{u} \perp \vec{v} $. Характерными точками поперечной волны являются гребни (максимальные отклонения в одну сторону от положения равновесия) и впадины (максимальные отклонения в противоположную сторону). Важнейшим свойством, присущим только поперечным волнам, является поляризация — возможность выделить колебания, происходящие в одной определенной плоскости.

Ответ: Поперечные волны — это волны, в которых частицы среды совершают колебания перпендикулярно направлению распространения волны. Их ключевые свойства — наличие гребней и впадин, а также способность к поляризации.

Где они могут распространяться?

Распространение механических поперечных волн возможно только в тех средах, которые обладают упругостью сдвига, то есть способны сопротивляться изменению своей формы. Когда один слой такой среды смещается относительно другого, возникают упругие силы, стремящиеся вернуть его в исходное положение. Исходя из этого, поперечные волны могут распространяться в следующих средах:

1. В твердых телах. Твердые тела обладают кристаллической решеткой или прочными межмолекулярными связями, которые обеспечивают сопротивление сдвигу. Поэтому поперечные упругие волны (например, сейсмические S-волны) хорошо в них распространяются.

2. На поверхности жидкостей. В объеме (внутри) жидкостей поперечные волны не распространяются, так как жидкости текучи и не сопротивляются сдвигу. Однако на поверхности жидкости они могут существовать за счет сил поверхностного натяжения и силы тяжести, которые действуют как возвращающие силы. Волны на воде являются примером таких поверхностных волн.

3. В вакууме. Это относится к немеханическим волнам, таким как электромагнитные (свет, радиоволны). Они являются поперечными и не нуждаются в среде для распространения, так как представляют собой колебания электрического и магнитного полей. Поэтому они могут распространяться в вакууме.

В газах, как и в объеме жидкостей, поперечные волны распространяться не могут из-за отсутствия упругости сдвига.

Ответ: Поперечные волны могут распространяться в твердых телах, на поверхности жидкостей, а в случае электромагнитных волн — и в вакууме. Они не могут распространяться в газах и в объеме жидкостей.