Номер 4, страница 65 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 2. Механические колебания и волны. Параграф 9. Механические волны. Вопросы - номер 4, страница 65.

Условие.

4. Объясните процесс образования волны с помощью модели «волновой всплеск» (см. рис. 55).

Рис. 55

Решение.

На рисунке 55 представлена модель, объясняющая возникновение и распространение поперечной волны в упругой среде (например, в натянутом шнуре). Среда в этой модели представлена в виде цепочки частиц (шариков), связанных между собой силами упругости (пружинками).

Процесс образования волны происходит следующим образом:

1. Начальное состояние. В момент времени $t=0$ все частицы среды находятся в состоянии покоя в своих положениях равновесия.

2. Создание возмущения. Внешняя сила воздействует на первую частицу (№1), выводя ее из положения равновесия и заставляя совершать колебательное движение (в данном случае, вверх-вниз). Эта частица становится источником волны.

3. Распространение возмущения. Колебание первой частицы через упругие связи передается соседней, второй частице. Из-за инертности вторая частица начинает свое движение с некоторым запаздыванием. Затем колебание второй частицы передается третьей, и так далее вдоль всей цепочки. Каждая последующая частица повторяет движение предыдущей, но с определенной задержкой во времени.

4. Формирование волны. На рисунке показаны последовательные "снимки" состояния шнура. При $t=T/2$ (где $\text{T}$ – период колебаний источника) первая частица достигает максимального смещения вверх. К моменту $t=T$ первая частица возвращается в положение равновесия, а пик смещения ("гребень" волны) уже находится у третьей частицы. К моменту $t=2T$ первая частица совершает одно полное колебание, а волновой процесс распространяется еще дальше. Совокупность положений всех колеблющихся частиц в данный момент времени и представляет собой видимую форму волны.

Таким образом, волна — это процесс распространения колебаний в пространстве. Сами частицы среды не перемещаются вместе с волной, а лишь колеблются около своих положений равновесия. Переносится только энергия и само возмущение.

Ответ: Процесс образования волны по модели «волновой всплеск» заключается в последовательной передаче колебаний от одной частицы упругой среды к другой. Внешнее воздействие на одну из частиц (источник) заставляет её колебаться. Благодаря упругим связям между частицами это колебательное движение с некоторым запаздыванием передается соседним частицам, а от них – дальше. В результате по среде распространяется возмущение (волна), в то время как сами частицы среды совершают колебания лишь около своих положений равновесия.