Номер 7, страница 143 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

7. Почему поперечные волны не распространяются в жидких и газообразных средах?

7. Решение

Поперечные волны — это волны, в которых колебания частиц среды происходят в направлении, перпендикулярном направлению распространения самой волны. Для возникновения и распространения таких волн необходимо, чтобы между соседними частицами среды существовала упругая связь, которая бы сопротивлялась их сдвигу друг относительно друга. Эта способность вещества сопротивляться изменению формы при сохранении объёма называется упругостью формы, а количественной мерой этой способности является модуль сдвига.

В твёрдых телах атомы и молекулы занимают фиксированные положения в кристаллической решётке или аморфной структуре и прочно связаны друг с другом. Благодаря этим прочным связям твёрдые тела обладают упругостью формы. Если сдвинуть один слой частиц относительно другого, возникают силы упругости, стремящиеся вернуть частицы в исходное положение. Эти силы передают колебание дальше по среде, обеспечивая распространение поперечной волны.

Жидкости и газы (флюиды) принципиально отличаются от твёрдых тел. Их молекулы не имеют фиксированного положения и могут свободно перемещаться, скользя друг относительно друга. Из-за этого жидкости и газы не обладают упругостью формы (их модуль сдвига практически равен нулю). Они не сопротивляются сдвигу: если один слой жидкости или газа смещается относительно другого, не возникает возвращающей упругой силы. Слои просто текут. Поскольку отсутствует механизм передачи сдвиговой деформации от слоя к слою, поперечные колебания не могут распространяться в объёме жидкостей и газов.

В то же время, жидкости и газы обладают упругостью объёма — они сопротивляются сжатию и разрежению. Поэтому в них могут распространяться только продольные волны (например, звуковые), где колебания частиц происходят вдоль направления распространения волны, создавая области повышенной и пониженной плотности.

Ответ: Поперечные волны не распространяются в жидких и газообразных средах, потому что для их распространения требуется наличие упругости формы (сопротивления сдвигу). В жидкостях и газах молекулы не имеют жёстких связей друг с другом и могут свободно скользить, поэтому эти среды не сопротивляются сдвиговым деформациям и не могут передавать поперечные колебания.