Номер 10, страница 114 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава III. Механические колебания и волны. Проверим свои знания по теме главы III - номер 10, страница 114.

Условие.

10. Волна (рис. 117) распространяется вдоль оси $\text{OX}$. В каком направлении движется точка $\text{A}$?

1) $\to$

2) $\leftarrow$

3) $\uparrow$

4) $\downarrow$

Рис. 117. К заданию 10

Решение.

Решение:

На рисунке изображена поперечная волна. В поперечной волне частицы среды совершают колебания перпендикулярно направлению распространения волны. Согласно условию и рисунку, волна распространяется вправо вдоль горизонтальной оси. Следовательно, частицы среды, включая точку А, могут двигаться только вертикально (вдоль оси, обозначенной как X), то есть вверх или вниз. Это означает, что варианты ответа 1) и 2) неверны.

Чтобы определить направление движения точки А в данный момент времени, представим себе, как будет выглядеть волна через очень короткий промежуток времени. Поскольку волна движется вправо, весь ее профиль сместится немного вправо.

Частица среды в точке А колеблется на месте по вертикали. Её новое положение будет определяться высотой смещенного профиля волны на той же самой вертикальной линии. Так как слева от точки А находится гребень волны (максимальное смещение вверх), то при сдвиге волны вправо эта более высокая часть волны "придет" в точку А. Следовательно, точка А сместится вверх.

Этот же вывод можно получить с помощью физической формулы, связывающей скорость частицы среды $v_y$ со скоростью распространения волны $\text{v}$. Для волны, бегущей в положительном направлении горизонтальной оси, эта формула имеет вид:

$v_y = -v \cdot \frac{dX}{ds}$

где $\text{v}$ — скорость распространения волны (в нашем случае $v > 0$, так как волна движется вправо), а $\frac{dX}{ds}$ — это наклон профиля волны в рассматриваемой точке (производная смещения по координате).

В точке А мы видим, что график идет на спад, то есть касательная к профилю волны в этой точке имеет отрицательный наклон. Таким образом, $\frac{dX}{ds} < 0$.

Подставим знаки в формулу:

$v_y = -(\text{положительное число}) \cdot (\text{отрицательное число}) = \text{положительное число}$

Положительное значение вертикальной скорости $v_y$ означает, что точка А в данный момент времени движется вверх, в положительном направлении оси X.

Ответ: 3) ↑