Номер 6, страница 175 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Колебания и волны. Параграф 42. Инфразвук и ультразвук. Вопросы - номер 6, страница 175.

Условие.

6. Где и для чего применяются инфра- и ультразвуки?

Решение.

Инфразвук и ультразвук – это упругие волны, аналогичные звуковым, но с частотами, находящимися за пределами диапазона восприятия человеческого уха (принято считать от 20 Гц до 20 кГц).

Инфразвук

Инфразвуком называют звуковые волны с частотой ниже порога слышимости, то есть $f < 20 \text{ Гц}$. Они характеризуются большой длиной волны, что позволяет им распространяться на огромные расстояния в различных средах (воздух, вода, земная кора) с малым поглощением.

Применение инфразвука:
• Геофизика и сейсмология. Инфразвук используется для мониторинга и предсказания землетрясений, извержений вулканов и цунами. Приборы регистрируют низкочастотные волны, возникающие при движении тектонических плит или других масштабных природных явлениях. Также инфразвуковые станции отслеживают ядерные испытания.
• Военное дело. Системы акустической разведки используют инфразвук для обнаружения и определения местоположения стреляющей артиллерии, взрывов, а также движущейся техники (например, вертолетов) на большом расстоянии.
• Метеорология. Инфразвук, генерируемый сильными ветрами и вихрями, помогает в отслеживании и изучении ураганов и штормов.
• Изучение животного мира. Крупные животные, такие как киты и слоны, используют инфразвук для общения друг с другом на расстояниях в десятки километров.

Ультразвук

Ультразвуком называют звуковые волны с частотой выше порога слышимости, то есть $f > 20 \text{ кГц}$. Благодаря короткой длине волны ультразвук можно сфокусировать в узкий направленный пучок и получить высокую энергию, что определяет его широчайшее применение в науке и технике.

Применение ультразвука:
• Медицина. Это одна из самых обширных областей применения.
- Диагностика (УЗИ): получение изображений внутренних органов, оценка кровотока, наблюдение за развитием плода. Метод безопасен, неинвазивен и высокоинформативен.
- Терапия: разрушение камней в почках и желчном пузыре (литотрипсия), прогревание тканей в физиотерапии, точечное разрушение опухолей с помощью фокусированного ультразвука, использование в косметологии.
- Хирургия и стоматология: ультразвуковые скальпели для бескровных разрезов тканей, аппараты для снятия зубного камня.
• Промышленность.
- Неразрушающий контроль (дефектоскопия): обнаружение внутренних дефектов (трещин, пустот, инородных включений) в изделиях, например, в рельсах, сварных швах, деталях самолетов.
- Очистка: ультразвуковые ванны используются для эффективной очистки мелких деталей сложной формы (ювелирных изделий, электронных плат, медицинских инструментов).
- Технологические процессы: сварка пластмасс и металлов, сверление и резка твердых и хрупких материалов, ускорение химических реакций (сонохимия), смешивание и эмульгирование жидкостей.
• Навигация и локация.
- Эхолокация (сонары): в морском деле для измерения глубины (эхолоты), исследования рельефа дна, поиска косяков рыбы и обнаружения подводных объектов, включая подводные лодки.
• В быту и животном мире.
- Устройства для отпугивания грызунов и насекомых.
- Увлажнители воздуха, где ультразвук распыляет воду в мелкодисперсную взвесь.
- Летучие мыши, дельфины и некоторые другие животные используют ультразвуковую эхолокацию для ориентации в пространстве и охоты.

Ответ: Инфразвук ($f < 20 \text{ Гц}$) применяется для мониторинга глобальных явлений (землетрясения, штормы), в военном деле и для изучения коммуникации животных благодаря его способности распространяться на огромные расстояния. Ультразвук ($f > 20 \text{ кГц}$) широко используется в медицине (УЗИ, терапия), промышленности (дефектоскопия, очистка, сварка) и навигации (эхолокация) благодаря возможности его точной фокусировки и разнообразного воздействия на вещество.