Номер 2, страница 160 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

2. Если к каждому из концов нити привязать по одной половинке мыльницы, то с помощью такого телефона можно переговариваться даже шёпотом, находясь в разных комнатах. Объясните явление.

2. Решение

Описанное устройство, известное как "нитяной" или "баночный" телефон, работает благодаря передаче звуковых колебаний через твердое тело (натянутую нить). Это гораздо более эффективный способ передачи звука на расстояние, чем передача через воздух. Процесс можно разбить на несколько этапов:

1. Преобразование звука в механические колебания. Когда человек говорит или шепчет в одну из половинок мыльницы, его голос создает звуковые волны — колебания частиц воздуха. Эти волны заставляют вибрировать дно мыльницы, которое действует как мембрана. Таким образом, энергия звуковых колебаний воздуха преобразуется в механические колебания твердого тела (мыльницы).

2. Передача колебаний по нити. Механические колебания от дна мыльницы передаются натянутой нити. Поскольку нить является твердым телом, звуковые колебания распространяются по ней с очень малыми потерями энергии. В отличие от этого, когда звук распространяется по воздуху, его энергия быстро рассеивается, так как звуковые волны расходятся во все стороны от источника. Интенсивность звука в воздухе убывает пропорционально квадрату расстояния ($I \propto 1/r^2$). В нити же волна распространяется практически в одном направлении, что позволяет сохранить ее энергию на гораздо большем расстоянии.

3. Обратное преобразование в звук. Достигнув другого конца, колебания нити заставляют вибрировать дно второй мыльницы. Эта вторая мыльница также работает как мембрана, но теперь в обратном направлении: она преобразует механические колебания обратно в звуковые волны, заставляя колебаться прилегающий к ней воздух.

4. Восприятие звука. Созданные второй мыльницей звуковые волны в воздухе достигают уха слушателя, который и слышит речь, произнесенную на другом конце.

Именно из-за значительно меньших потерь энергии при передаче звука через твердое тело (нить) по сравнению с воздухом, даже тихий шепот можно отчетливо услышать на расстоянии, находясь в разных комнатах. Важным условием работы такого телефона является то, что нить должна быть туго натянута и не должна касаться посторонних предметов, которые могли бы поглотить или рассеять энергию колебаний.

Ответ: Явление объясняется тем, что звук представляет собой механические колебания, которые гораздо эффективнее (с меньшими потерями энергии) передаются через твердые тела (натянутую нить), чем через газ (воздух). Мыльницы действуют как преобразователи: первая превращает звуковые волны в механические колебания нити, а вторая — обратно, механические колебания нити в звуковые волны, которые слышит ухо.