Номер 4, страница 150 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

4. Какие колебания называют ультразвуковыми; инфразвуковыми?

4. Какие колебания называют ультразвуковыми; инфразвуковыми?

Человеческое ухо способно воспринимать механические колебания (звук) в определённом диапазоне частот. Этот диапазон слухового восприятия в среднем составляет от 16-20 Герц (Гц) до 20 000 Герц (20 кГц). Колебания, частота которых лежит за пределами этого диапазона, называются ультразвуковыми или инфразвуковыми.

Ультразвуковыми колебаниями (ультразвуком) называют упругие колебания, частота которых превышает верхний предел слышимости, то есть больше 20 кГц. Ультразвук не воспринимается человеческим ухом, но его используют многие животные (например, летучие мыши и дельфины для ориентации в пространстве — эхолокации), а также он нашёл широкое применение в медицине (УЗИ-диагностика), промышленности (дефектоскопия, очистка поверхностей) и других областях.

Инфразвуковыми колебаниями (инфразвуком) называют упругие колебания, частота которых ниже порога слышимости, то есть менее 16-20 Гц. Человек не слышит инфразвук, но может ощущать его как вибрацию. Источниками инфразвука в природе являются землетрясения, извержения вулканов, сильный ветер, а в техносфере — работающие двигатели, промышленные установки, транспорт. Некоторые животные (киты, слоны, тигры) могут общаться с помощью инфразвука на больших расстояниях.

Ответ: Ультразвуковыми называют колебания с частотой выше 20 000 Гц, а инфразвуковыми — с частотой ниже 16-20 Гц.

5. Расскажите об измерении глубины моря методом эхолокации.

Измерение глубины моря методом эхолокации — это основной способ определения рельефа морского дна. Метод основан на посылке звукового импульса от судна к дну и регистрации отраженного от дна сигнала (эха). Прибор, который выполняет эти функции, называется эхолот.

Принцип действия эхолота заключается в следующем:

1. Излучатель эхолота, установленный на днище судна, посылает короткий звуковой (как правило, ультразвуковой) импульс в направлении морского дна.

2. Звуковая волна распространяется в толще воды, достигает дна и отражается от него.

3. Отраженная волна (эхо) возвращается к судну и улавливается приёмником эхолота.

4. Электронный блок прибора с высокой точностью измеряет полный промежуток времени $t$ между моментом излучения импульса и моментом приёма эха.

Зная это время и скорость распространения звука в воде, можно рассчитать глубину.

Дано:

$v$ - скорость распространения звука в воде;

$t$ - полный промежуток времени от посылки сигнала до приёма его эха.

Найти:

$h$ - глубина моря.

Решение:

За время $t$ звуковой сигнал проходит расстояние до дна и обратно. Путь сигнала до дна равен искомой глубине $h$. Таким образом, общее расстояние $S$, пройденное звуком, равно удвоенной глубине: $S = 2h$

С другой стороны, расстояние, пройденное волной с постоянной скоростью, равно произведению скорости на время: $S = v \cdot t$

Приравнивая два выражения для расстояния $S$, получаем соотношение: $2h = v \cdot t$

Отсюда можно выразить глубину $h$: $h = \frac{v \cdot t}{2}$

Скорость звука в воде зависит от её температуры, солёности и давления, но для практических расчетов часто используют её среднее значение, которое в морской воде составляет примерно 1500 м/с. Современные эхолоты автоматически производят все вычисления и показывают на дисплее уже готовое значение глубины.

Ответ: Глубину моря методом эхолокации измеряют с помощью эхолота, который посылает звуковой сигнал ко дну и замеряет время $t$ его возвращения после отражения. Глубину $h$ рассчитывают по формуле $h = \frac{v \cdot t}{2}$, где $v$ — известная скорость звука в воде.