Номер 8, страница 219 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 6. Механические колебания и волны. Параграф 34. Механические волны. Вопросы - номер 8, страница 219.

Условие.

8. Какими физическими свойствами среды определяется скорость распространения упругих волн?

Решение.

Скорость распространения упругих волн в любой среде зависит от двух её фундаментальных физических свойств: упругости и инертности.

Упругие свойства. Это свойство среды сопротивляться деформации и восстанавливать свою первоначальную форму. Чем среда "жёстче", то есть чем выше её упругость, тем сильнее силы взаимодействия между её частицами. Благодаря этому возмущение (колебание) передаётся от одной частицы к другой быстрее. Упругость характеризуется различными модулями, например, модулем Юнга ($\text{E}$) для твёрдых тел или модулем объёмной упругости ($\text{K}$) для жидкостей и газов. Скорость волны возрастает с увеличением модуля упругости.

Инертные свойства. Это свойство, связанное с массой частиц среды, которое характеризуется её плотностью ($\rho$). Чем больше плотность среды, тем частицы более инертны, и тем большее усилие требуется, чтобы вывести их из состояния покоя. Это замедляет передачу колебаний. Следовательно, скорость волны уменьшается с увеличением плотности среды.

В общем виде, скорость распространения упругой волны ($\text{v}$) пропорциональна корню квадратному из отношения упругого модуля к плотности:

$v \sim \sqrt{\frac{\text{модуль упругости}}{\text{плотность}}}$

Например, для продольной волны в тонком стержне формула имеет вид: $v = \sqrt{\frac{E}{\rho}}$. А для звуковой волны в жидкости или газе: $v = \sqrt{\frac{K}{\rho}}$.

Ответ: Скорость распространения упругих волн определяется упругими свойствами среды (характеризуемыми модулями упругости, например, модулем Юнга) и её инертными свойствами (плотностью). Скорость тем больше, чем выше упругость среды, и тем меньше, чем выше её плотность.