Номер 594, страница 89 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Механические колебания и волны. Звук. Механические волны. Звук - номер 594, страница 89.

Условие.

594. Во время прогулки по Парижу французский врач Рене Леннек заинтересовался игрой двух детей: один из них прикладывал к своему уху один конец палки, а другой постукивал по её противоположному концу. Воспользовавшись этой идеей, Леннек скатал в трубку бумажный лист и связал его лентой. Приставив один конец трубки к груди больного, а другой к своему уху, он отчётливо услышал биение сердца больного. Это устройство Леннек назвал стетоскопом (от греч. «стетос» — грудная клетка). Объясните, на каком физическом явлении основано действие этого устройства.

Решение.

Решение

Действие стетоскопа, как и описанная игра детей, основано на физическом явлении распространения звуковых волн в упругих средах.

Звук — это механические колебания, которые передаются от частицы к частице в среде. Звуковые волны могут распространяться в газах, жидкостях и твердых телах. Ключевым моментом в работе стетоскопа являются следующие особенности распространения звука:

1. Эффективность передачи звука в разных средах. В твердых телах (как палка в примере с детьми) частицы расположены ближе друг к другу, чем в газах (воздухе). Поэтому колебания передаются от частицы к частице эффективнее, с меньшими потерями энергии. Вот почему звук постукивания через палку был слышен гораздо лучше, чем через воздух.

2. Направление и концентрация звуковой энергии. Когда источник звука (например, сердце) находится в открытом пространстве, звуковые волны от него распространяются во все стороны. По мере удаления от источника звуковая энергия распределяется по все большей площади, и интенсивность (громкость) звука быстро падает. Интенсивность $I$ сферической звуковой волны обратно пропорциональна квадрату расстояния $r$ до источника: $I \propto 1/r^2$.

Трубка стетоскопа работает как акустический волновод. Она улавливает звуковые волны, исходящие от небольшого участка тела (грудной клетки), и не дает им рассеиваться в окружающем пространстве. Вместо этого вся звуковая энергия направляется по замкнутому столбу воздуха внутри трубки прямо к уху врача. Это позволяет услышать очень тихие звуки, которые были бы неразличимы на расстоянии из-за их рассеивания в воздухе.

Таким образом, стетоскоп не столько усиливает звук в привычном понимании (как электронный усилитель), сколько собирает и концентрирует его, доставляя до уха слушателя с минимальными потерями.

Ответ: Действие стетоскопа основано на явлении распространения звуковых волн и их концентрации с помощью трубки (акустического волновода), которая направляет звуковую энергию от источника (тела пациента) к приемнику (уху врача), предотвращая ее рассеивание в пространстве и тем самым сохраняя ее интенсивность.