Номер 597, страница 89 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Механические волны. Звук. Механические колебания и волны. Звук - номер 597, страница 89.

597. Если мы смотрим издали на марширующих под духовой оркестр солдат, то нам кажется, что они идут не в такт с музыкой. Почему?

Решение

Это явление объясняется значительной разницей между скоростью распространения света и скоростью распространения звука в воздухе.

1. Скорость света ($c$) чрезвычайно велика и составляет примерно $3 \times 10^8$ м/с. Из-за этого свет от марширующих солдат доходит до наших глаз практически мгновенно. Мы видим их движения (например, как нога касается земли) в тот же момент, когда они происходят, даже на большом расстоянии.

2. Скорость звука ($v_{звука}$) в воздухе намного меньше, около $340$ м/с (при нормальных условиях). Звуковым волнам от оркестра требуется ощутимое время, чтобы преодолеть расстояние до наблюдателя.

В результате возникает задержка между визуальным и звуковым восприятием. Мы сначала видим действие (шаг солдата), и только спустя некоторое время слышим соответствующий этому действию звук (удар барабана). Чем дальше мы находимся, тем больше эта временная разница. Например, если расстояние до оркестра составляет 340 метров, то звук дойдет до нас с задержкой в $t = \frac{S}{v} = \frac{340 \text{ м}}{340 \text{ м/с}} = 1$ секунду. Эта задержка и создает иллюзию, что солдаты маршируют не в такт с музыкой, которую мы слышим. В действительности они движутся синхронно со звуком, который находится рядом с ними.

Ответ: Это кажется из-за того, что скорость света намного больше скорости звука. Мы видим движения солдат практически мгновенно, а звук музыки от оркестра доходит до нас с заметной задержкой, величина которой зависит от расстояния до наблюдателя.