Номер 16, 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 16, страница 187.

Условие.

16. Звуковая волна переходит из воды в воздух. Как изменяется при этом частота и длина волны?

Решение.

Частота
При переходе звуковой волны из одной среды в другую ее частота $ \nu $ остается неизменной. Частота колебаний определяется характеристиками источника звука и не зависит от свойств среды, в которой волна распространяется. На границе раздела двух сред (воды и воздуха) количество волновых фронтов, приходящих за единицу времени, должно быть равно количеству фронтов, уходящих от границы, что и обеспечивает сохранение частоты.

Ответ: Частота не изменится.

Длина волны
Длина волны $ \lambda $, скорость ее распространения $ v $ и частота $ \nu $ связаны фундаментальным соотношением $ v = \lambda \cdot \nu $. Из этой формулы можно выразить длину волны: $ \lambda = \frac{v}{\nu} $.
Поскольку частота $ \nu $ при переходе из воды в воздух остается постоянной, длина волны $ \lambda $ прямо пропорциональна скорости распространения волны $ v $. Скорость звука в воде ($v_{воды} \approx 1500$ м/с) значительно больше скорости звука в воздухе ($v_{воздуха} \approx 343$ м/с).
Так как $ v_{воды} > v_{воздуха} $, то для длины волны в воде ($ \lambda_{воды} = \frac{v_{воды}}{\nu} $) и в воздухе ($ \lambda_{воздуха} = \frac{v_{воздуха}}{\nu} $) будет выполняться неравенство $ \lambda_{воды} > \lambda_{воздуха} $.
Следовательно, при переходе звуковой волны из воды в воздух ее длина волны уменьшается.

Ответ: Длина волны уменьшится.