Номер 602, страница 90 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Механические колебания и волны. Звук. Механические волны. Звук - номер 602, страница 90.

Условие.

602. Библейский миф рассказывает, что при осаде города Иерихона удалось разрушить его стены с помощью звука священных труб. Могло ли это произойти на самом деле?

Решение.

С точки зрения физики, разрушение твёрдого объекта, такого как стена, с помощью звука теоретически возможно благодаря явлению, называемому резонансом.

Решение

Каждый физический объект, включая каменные стены, имеет собственную (или резонансную) частоту колебаний. Эта частота, обозначим её $f_0$, зависит от размеров, формы, массы и материала объекта. Если на объект воздействовать внешней периодической силой (в данном случае — звуковыми волнами) с частотой $f$, совпадающей с его собственной частотой ($f = f_0$), то амплитуда колебаний объекта начнёт резко возрастать. Это явление и называется резонансом. При достаточной амплитуде колебаний материал может не выдержать внутренних напряжений и разрушиться.

Чтобы стены Иерихона могли рухнуть от звука труб, должны были быть выполнены несколько крайне маловероятных условий:

1. Совпадение частот. Частота звука, издаваемого трубами, должна была в точности совпадать с одной из собственных резонансных частот стен. Определить эту частоту для такой сложной и неоднородной конструкции, как городская стена, практически невозможно, а для древних людей — тем более.

2. Мощность и когерентность звука. Звук должен был быть невероятно мощным и когерентным (все звуковые волны должны были приходить в одной фазе), чтобы передать стенам достаточно энергии для их разрушения. Энергия, необходимая для разрушения массивных каменных стен, колоссальна. Уровень громкости, который потребовался бы для этого, был бы смертельным для самих трубачей и всех, кто находился поблизости, задолго до того, как стены начали бы проявлять признаки разрушения. Например, звуковое давление на уровне 194 дБ уже считается пределом для неискаженного распространения звука в атмосфере Земли, а для разрушения стен потребовались бы значительно большие значения.

3. Длительность и направленность воздействия. Звук определённой частоты и мощности должен был воздействовать на стены непрерывно в течение некоторого времени, чтобы "раскачать" их до разрушения. Кроме того, звуковую энергию нужно было бы как-то сфокусировать на стенах, что также является нетривиальной задачей.

Таким образом, хотя физический принцип резонанса существует и может приводить к разрушениям (например, обрушение мостов от ветра), сценарий с иерихонскими трубами представляется крайне маловероятным с научной точки зрения. Для этого потребовалась бы сверхъестественная точность в подборе частоты и немыслимая акустическая мощность, которую невозможно было создать с помощью древних музыкальных инструментов.

Ответ: С научной точки зрения, разрушение стен Иерихона с помощью звука труб, как это описано в Библии, является практически невозможным. Хотя явление резонанса теоретически допускает разрушение объектов звуком, для этого потребовались бы условия (идеальное совпадение частоты, колоссальная и сфокусированная мощность звука), которые не могли быть созданы в реальности с помощью человеческих сил и древних инструментов.