Номер 4, страница 225 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 6. Механические колебания и волны. Параграф 35. Звук. Вопросы - номер 4, страница 225.

Условие.

4. Какими физическими величинами характеризуют звук?

Решение.

Звук, являясь механической упругой волной, распространяющейся в среде, характеризуется рядом объективных физических величин. Эти величины определяют то, как мы субъективно воспринимаем звук (его громкость, высоту, тембр).

Частота

Частота звуковой волны — это количество колебаний частиц среды за одну секунду. От частоты зависит высота тона звука: чем больше частота, тем выше звук. Единицей измерения частоты в Международной системе единиц (СИ) является герц (Гц). Человек способен слышать звуки в диапазоне частот примерно от 20 Гц до 20 000 Гц. Колебания с частотой ниже этого диапазона называются инфразвуком, а с частотой выше — ультразвуком. Частоту обычно обозначают греческой буквой $\nu$ (ню) или латинской $\text{f}$.
Ответ: Частота — это физическая величина, равная количеству колебаний в секунду, измеряется в герцах (Гц) и определяет высоту звука.

Амплитуда и интенсивность

Амплитуда колебаний в звуковой волне — это максимальное отклонение колеблющейся величины (например, давления или смещения частиц) от положения равновесия. Амплитуда связана с энергией волны и определяет её интенсивность. Интенсивность звука (или сила звука) — это средняя мощность, переносимая волной через единицу площади, перпендикулярной направлению распространения. Интенсивность измеряется в ваттах на квадратный метр ($Вт/м^2$). С интенсивностью звука связана его субъективная характеристика — громкость. Для измерения уровня громкости часто используют логарифмическую шкалу и единицу измерения децибел (дБ).
Ответ: Амплитуда колебаний определяет интенсивность звука (измеряется в $Вт/м^2$), которая соответствует воспринимаемой громкости (часто выражаемой в дБ).

Скорость распространения

Скорость звука — это скорость, с которой фронт звуковой волны распространяется в среде. Она не зависит от частоты или громкости звука, а определяется только свойствами самой среды: её упругостью, плотностью и температурой. Например, в воздухе при температуре 20 °C скорость звука составляет примерно 343 $м/с$, в пресной воде — около 1500 $м/с$, а в стали — около 5000-6000 $м/с$. В вакууме звуковые волны не распространяются.
Ответ: Скорость звука — это скорость распространения звуковой волны, которая зависит от свойств среды и измеряется в метрах в секунду ($м/с$).

Длина волны

Длина звуковой волны — это расстояние, на которое распространяется волна за время, равное одному периоду колебаний. Иными словами, это расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися в одинаковой фазе. Длина волны ($\lambda$) связана со скоростью звука ($\text{v}$) и его частотой ($\nu$) простым соотношением: $\lambda = v / \nu$. Измеряется длина волны в метрах (м).
Ответ: Длина волны — это пространственный период волны, измеряемый в метрах (м) и связанный со скоростью и частотой звука.

Тембр

Тембр, или «окраска» звука, — это та его характеристика, которая позволяет нам на слух различать звуки одинаковой высоты и громкости, но изданные разными музыкальными инструментами или голосами. Физически тембр определяется спектральным составом звука. Любой сложный звук состоит из основного тона (самой низкой частоты в спектре) и набора обертонов — колебаний с более высокими частотами, как правило, кратными основной. Количество и интенсивность этих обертонов и формируют уникальный тембр звука.
Ответ: Тембр — это качественная характеристика звука, которая физически определяется его спектром, то есть совокупностью частот (основного тона и обертонов) и их интенсивностей.