Страница 155 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. С какой целью проводились опыты, изображённые на рисунках 93 и 98? Какой был сделан вывод по результатам этих опытов?

1. С какой целью проводились опыты, изображённые на рисунках 93 и 98? Какой был сделан вывод по результатам этих опытов?

Опыты, которые, как можно предположить (поскольку сами рисунки не предоставлены), являются классическими экспериментами Майкла Фарадея, были направлены на изучение возможности создания электрического тока с помощью магнитного поля.

Цель опытов состояла в том, чтобы экспериментально проверить гипотезу о симметрии в природе: если электрический ток создает вокруг себя магнитное поле (опыт Эрстеда), то не может ли, в свою очередь, магнитное поле создавать электрический ток? Таким образом, целью было найти и изучить условия возникновения электрического тока в замкнутом проводнике под действием магнитного поля.

В ходе экспериментов, подобных изображенным, были сделаны следующие ключевые наблюдения:

1. При движении постоянного магнита относительно катушки, замкнутой на чувствительный гальванометр, в цепи возникает электрический ток. Это регистрируется по отклонению стрелки гальванометра.

2. Ток существует только в процессе движения магнита. Если магнит остановить (вне или внутри катушки), ток прекращается.

3. Направление индукционного тока зависит от направления движения магнита (приближение или удаление), а также от того, каким полюсом (северным или южным) магнит обращен к катушке.

4. Ток также возникает, если катушку и магнит оставить неподвижными, но изменять само магнитное поле. Например, используя вторую катушку (электромагнит), в которой изменяют силу тока (включают, выключают или регулируют реостатом).

На основе этих наблюдений был сделан фундаментальный вывод, который лег в основу учения об электромагнетизме:

Индукционный электрический ток возникает в любом замкнутом проводящем контуре при всяком изменении магнитного потока ($ \Phi $), пронизывающего этот контур. Величина возникающей электродвижущей силы (ЭДС) индукции, а следовательно, и сила индукционного тока, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока ($ \frac{\Delta\Phi}{\Delta t} $).

Ответ: Цель опытов — найти и исследовать условия возникновения электрического тока в проводнике под действием магнитного поля. Был сделан вывод, что индукционный электрический ток в замкнутом проводящем контуре возникает тогда и только тогда, когда изменяется пронизывающий этот контур магнитный поток.

2. Как на ...

Вопрос является неполным. Для предоставления ответа необходимо знать его полное содержание.

Ответ: Вопрос представлен не полностью.

2. Как на опыте удостовериться в том, что из двух камертонов более высокий звук издаёт тот, у которого больше собственная частота? (Частоты на камертонах не указаны.)

1. Какой был сделан вывод по результатам этих опытов?

На основе опытов со звучащими телами (например, камертонами разного размера, как на предполагаемых рисунках 97 и 98) был сделан вывод о прямой связи между частотой колебаний источника звука и высотой издаваемого им звука. Опыты показывают, что тела, совершающие более частые колебания, создают звук более высокого тона, а тела, колеблющиеся с меньшей частотой, — более низкого.

Ответ: Вывод, сделанный по результатам опытов, заключается в том, что высота звука напрямую зависит от частоты колебаний звучащего тела: чем больше частота колебаний, тем выше звук, и чем меньше частота, тем звук ниже.

2. Как на опыте удостовериться в том, что из двух камертонов более высокий звук издаёт тот, у которого больше собственная частота? (Частоты на камертонах не указаны.)

Чтобы экспериментально подтвердить эту связь, не зная точных частот камертонов, можно провести следующий опыт:

1. Сначала нужно возбудить колебания в каждом камертоне (например, ударив по ним резиновым молоточком) и на слух определить, какой из них издает звук более высокого тона.
2. Далее необходимо визуализировать колебания. Для этого к одной из ножек каждого камертона можно прикрепить тонкую острую иглу.
3. Подготовить пластину, покрытую слоем копоти (закопченное стекло) или воска.
4. Приведя в колебание первый камертон, нужно быстро и с постоянной скоростью провести под его иглой подготовленную пластину. Игла оставит на поверхности волнообразный след, который является графической записью колебаний.
5. Такую же процедуру необходимо повторить со вторым камертоном, стараясь перемещать пластину с той же скоростью.
6. При сравнении двух полученных волнообразных следов будет видно, что для камертона, который издавал более высокий звук, волны на записи расположены плотнее (их больше на единицу длины). Это наглядно демонстрирует, что он совершает большее число колебаний за одно и то же время, то есть его частота выше.

Таким образом, опыт подтверждает, что камертон с более высокой собственной частотой издает звук более высокого тона.

Ответ: Следует сначала на слух определить, какой из камертонов звучит выше. Затем, прикрепив к ножке каждого из них иглу, нужно получить запись их колебаний на движущейся с постоянной скоростью закопченной пластине. Сравнив записи, можно убедиться, что у камертона с более высоким звуком волны на записи расположены чаще, что свидетельствует о его большей частоте колебаний.

3*. От чего зависит высота звука?

Высота звука — это его субъективная характеристика, которая определяется нашим слуховым восприятием. Физической величиной, от которой в первую очередь зависит высота звука, является частота звуковой волны. Частота — это количество полных колебаний, совершаемых в единицу времени (например, в секунду). Она измеряется в герцах (Гц).

Зависимость прямая: чем выше частота звуковых колебаний, тем более высоким мы воспринимаем звук. И наоборот, чем ниже частота, тем звук кажется нам ниже.

Сама частота колебаний источника звука (например, струны музыкального инструмента или ножки камертона) определяется его физическими свойствами: размерами (длиной, толщиной), массой, а также упругими свойствами материала и силой натяжения (для струн).

Ответ: Высота звука зависит от частоты звуковой волны. Чем выше частота, тем выше звук.

3*. От чего зависит высота звука?

Решение

Высота звука — это качественная характеристика слухового ощущения, которая позволяет человеку классифицировать звуки как «высокие» или «низкие». С физической точки зрения, высота звука определяется основной частотой звуковой волны.

Звук представляет собой механические колебания, распространяющиеся в среде. Частота, обозначаемая греческой буквой ню ($\nu$) или латинской ($f$), — это физическая величина, равная количеству полных колебаний, совершаемых за единицу времени. Единицей измерения частоты в системе СИ является Герц (Гц), где 1 Гц равен одному колебанию в секунду.

Зависимость между высотой звука и частотой прямая:

• Звуки с большей частотой колебаний воспринимаются как высокие.

• Звуки с меньшей частотой колебаний воспринимаются как низкие.

Например, тонкий комариный писк — это звук высокой частоты (сотни герц), а гул шмеля — звук низкой частоты. В музыкальных инструментах высота тона также определяется частотой: короткая, тонкая и сильно натянутая струна колеблется с большей частотой и издаёт более высокий звук, чем длинная, толстая и слабо натянутая.

Следует отличать высоту звука от его громкости. Громкость зависит от другой характеристики звуковой волны — амплитуды колебаний. Чем больше амплитуда, тем громче звук, но его высота при этом остается неизменной.

Ответ: Высота звука зависит от частоты колебаний звуковой волны. Чем больше частота, тем выше звук, и чем меньше частота, тем звук ниже.

4. Как изменится громкость звука, если уменьшить амплитуду колебаний его источника?

3*. Высота звука — это субъективная качественная характеристика звука, связанная с его восприятием. С физической точки зрения высота звука определяется основной частотой колебаний источника звука и, соответственно, частотой звуковой волны. Чем больше частота колебаний, тем выше мы воспринимаем звук. Например, жужжание комара — это высокий звук, так как его крылья совершают большое число колебаний в секунду, а гудение шмеля — низкий, так как частота взмахов его крыльев меньше. Эта зависимость прямая: увеличение частоты ведет к увеличению воспринимаемой высоты звука.

Ответ: высота звука зависит от частоты колебаний.

4. Громкость звука — это характеристика, связанная с интенсивностью звуковой волны. Интенсивность звука (энергия, переносимая волной за единицу времени через единицу площади) пропорциональна квадрату амплитуды колебаний частиц в среде. Амплитуда колебаний в звуковой волне, в свою очередь, определяется амплитудой колебаний источника звука. Таким образом, громкость звука напрямую зависит от амплитуды колебаний источника. Если уменьшить амплитуду колебаний, то интенсивность звуковой волны уменьшится, и звук станет тише.

Ответ: громкость звука уменьшится.

5. Высота звука, как указано выше, зависит от его частоты. Чтобы определить, какой из двух звуков выше, необходимо сравнить их частоты. Нам даны два значения частоты: $f_1 = 500$ Гц и $f_2 = 3000$ Гц. Сравнивая их, получаем $f_2 > f_1$, так как $3000 > 500$. Это означает, что звук с частотой $3000$ Гц совершает больше колебаний в секунду, чем звук с частотой $500$ Гц. Следовательно, человеческий слух будет воспринимать звук с частотой $3000$ Гц как более высокий.

Ответ: звук с частотой $3000$ Гц.

5. Звук какой частоты — 500 Гц или 3000 Гц — человеческое ухо воспримет как более громкий при одинаковых амплитудах колебаний источников этих звуков?

5. Человеческое ухо обладает разной чувствительностью к звукам разной частоты. Громкость — это субъективное восприятие, и при одинаковой физической интенсивности (которая связана с амплитудой колебаний) звуки разной частоты могут восприниматься как имеющие разную громкость. Слух человека наиболее чувствителен в диапазоне частот примерно от 1000 Гц до 5000 Гц. Звук с частотой 3000 Гц попадает в эту область высокой чувствительности, в то время как чувствительность к звуку с частотой 500 Гц значительно ниже. Поэтому при одинаковой амплитуде колебаний источника звук с частотой 3000 Гц будет воспринят человеческим ухом как более громкий. Это явление описывается кривыми равной громкости.

Ответ: звук с частотой 3000 Гц человеческое ухо воспримет как более громкий.

6. Громкость звука, как субъективная характеристика слухового ощущения, зависит от двух основных физических параметров звуковой волны:

1. Амплитуда колебаний. Это главный фактор, определяющий громкость. Чем больше амплитуда колебаний частиц среды (например, воздуха) в звуковой волне, тем больше энергии она переносит, и тем громче звук воспринимается.

2. Частота колебаний. При одной и той же амплитуде громкость звука зависит от его частоты. Это связано с тем, что чувствительность человеческого уха неодинакова для разных частот. Как указано в предыдущем пункте, ухо наиболее восприимчиво к частотам в диапазоне 1000–5000 Гц. Звуки за пределами этого диапазона (как более низкие, так и более высокие) кажутся тише при той же амплитуде.

Ответ: громкость звука зависит в первую очередь от амплитуды колебаний источника звука, а также от частоты этих колебаний.

6. От чего зависит громкость звука?

6. От чего зависит громкость звука?

Громкость звука — это субъективная характеристика, которая описывает уровень слухового ощущения. Она определяется в первую очередь амплитудой звуковой волны. Амплитуда представляет собой максимальное отклонение колеблющейся величины (например, давления воздуха) от её среднего значения.

Чем больше амплитуда колебаний источника звука, тем большую энергию переносит звуковая волна, и тем громче мы воспринимаем звук. Интенсивность звука $I$, которая является объективной физической величиной (энергия, переносимая волной за единицу времени через единицу площади), прямо пропорциональна квадрату амплитуды $A$: $I \propto A^2$.

Кроме амплитуды, на восприятие громкости также влияет частота звуковой волны. Человеческое ухо обладает разной чувствительностью к звукам разной частоты. Наибольшая чувствительность наблюдается в диапазоне примерно от 2000 до 5000 Гц. Поэтому два звука с одинаковой интенсивностью, но разной частотой, могут восприниматься как имеющие разную громкость.

Для измерения уровня звукового давления и уровня громкости используются логарифмические единицы — децибелы (дБ).

Ответ: Громкость звука зависит главным образом от амплитуды звуковой волны (большая амплитуда соответствует большей громкости) и, в меньшей степени, от её частоты, поскольку чувствительность человеческого уха к разным частотам неодинакова.

7. Как отражается на здоровье человека систематическое дейст-

Систематическое действие шума на здоровье человека крайне негативно и может приводить к развитию целого ряда заболеваний и патологических состояний.

Воздействие на орган слуха. Это наиболее очевидное последствие. Длительное пребывание в условиях повышенного шума (как правило, выше 85 дБ) вызывает повреждение волосковых клеток внутреннего уха, которые отвечают за преобразование звуковых колебаний в нервные импульсы. Это приводит к постепенной, но необратимой потере слуха (нейросенсорной тугоухости). Также может возникать тиннитус — постоянный шум или звон в ушах.

Воздействие на нервную систему. Шум является мощным стрессовым фактором. Он нарушает нормальное функционирование центральной и вегетативной нервной системы, что проявляется в виде повышенной раздражительности, быстрой утомляемости, нарушений сна, ухудшения памяти и концентрации внимания. Длительное воздействие шума может спровоцировать развитие неврозов, депрессии и других психических расстройств.

Воздействие на сердечно-сосудистую систему. В ответ на шум организм реагирует как на угрозу, выбрасывая в кровь гормоны стресса (адреналин, кортизол). Это вызывает сужение кровеносных сосудов, повышение артериального давления и увеличение частоты сердечных сокращений. Систематическое воздействие таких факторов значительно повышает риск развития артериальной гипертензии, ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда.

Воздействие на другие органы и системы. Шум может вызывать расстройства пищеварительной системы (например, гастрит), нарушения в работе эндокринной системы и ослабление иммунитета, делая организм более уязвимым для различных инфекций.

Ответ: Систематическое воздействие шума наносит вред здоровью, вызывая потерю слуха, расстройства нервной системы (стресс, бессонница), заболевания сердечно-сосудистой системы (гипертония), а также нарушения в работе пищеварительной и иммунной систем.

7. Как отражается на здоровье человека систематическое действие громких звуков?

Систематическое воздействие громких звуков, также известное как шумовое загрязнение, является мощным стрессовым фактором и крайне негативно сказывается на различных системах организма человека, а не только на органах слуха.

Влияние на слуховую систему

Это наиболее очевидное и прямое последствие. Громкие звуки, уровень которых превышает 80–85 дБ, при длительном воздействии вызывают повреждение и гибель чувствительных волосковых клеток во внутреннем ухе. Эти клетки преобразуют звуковые колебания в нервные импульсы и, к сожалению, не восстанавливаются. Это приводит к следующим состояниям:

- Сенсоневральная тугоухость: постепенное и необратимое снижение слуха.

- Тиннитус: постоянный шум или звон в ушах, который может значительно снижать качество жизни.

- Акустическая травма: резкая потеря слуха от сверхгромкого звука (например, взрыв, выстрел).

Даже звуки, которые не кажутся чрезмерно громкими, но действуют постоянно (например, шум на производстве, громкая музыка в наушниках), могут привести к накопленному эффекту и потере слуха с течением времени.

Ответ: Систематическое воздействие громких звуков вызывает необратимое повреждение волосковых клеток внутреннего уха, что приводит к снижению слуха (тугоухости) и появлению постоянного шума в ушах (тиннитуса).

Влияние на нервную систему и психическое здоровье

Шум действует как сильный раздражитель для центральной нервной системы. Организм воспринимает громкий звук как сигнал опасности, активируя стрессовую реакцию «бей или беги». Это вызывает:

- Хронический стресс: постоянное шумовое воздействие поддерживает высокий уровень гормонов стресса (кортизола, адреналина).

- Нарушения сна: шум мешает засыпанию и ухудшает качество сна, приводя к бессоннице и дневной сонливости.

- Повышенную утомляемость, раздражительность и агрессивность.

- Снижение когнитивных функций: ухудшается концентрация внимания, память, способность к обучению и решению задач.

- Развитие неврозов и депрессивных состояний.

Ответ: Громкие звуки вызывают хронический стресс, нарушения сна, повышенную утомляемость, раздражительность, а также снижают когнитивные функции и могут способствовать развитию неврозов и депрессии.

Влияние на сердечно-сосудистую систему

Стрессовая реакция, вызванная шумом, напрямую влияет на сердце и сосуды. Систематическое воздействие громких звуков приводит к:

- Повышению артериального давления: шум вызывает спазм сосудов и учащение сердцебиения, что со временем может привести к развитию стойкой артериальной гипертензии.

- Увеличению риска сердечно-сосудистых заболеваний: хроническая гипертония и стресс повышают вероятность развития ишемической болезни сердца, инфарктов и инсультов.

Ответ: Систематический шум провоцирует повышение артериального давления и учащение пульса, что увеличивает риск развития гипертонии, инфарктов и инсультов.

Влияние на другие системы организма

Негативное влияние шума распространяется и на другие системы:

- Эндокринная система: нарушается баланс гормонов из-за хронического стресса.

- Пищеварительная система: могут возникать спазмы, нарушения секреции желудочного сока, что способствует развитию гастрита и язвенной болезни.

- Иммунная система: хронический стресс подавляет иммунитет, делая организм более уязвимым для инфекций.

Ответ: Постоянное воздействие шума может приводить к гормональным сбоям, проблемам с пищеварением и ослаблению иммунной системы.

Известно, что чем туже натянута струна на гитаре, тем более высокий звук она издаёт. Как изменится высота звучания гитарных струн при значительном повышении температуры окружающего воздуха? Ответ поясните.

При значительном повышении температуры окружающего воздуха гитарные струны, состоящие из металла или полимерных материалов, будут подвергаться тепловому расширению. В соответствии с законами физики, при нагревании длина тел увеличивается. Это явление описывается формулой линейного расширения: $\Delta L = \alpha L_0 \Delta t$, где $\Delta L$ — изменение длины, $\alpha$ — коэффициент теплового расширения материала, $L_0$ — начальная длина, а $\Delta t$ — изменение температуры.

Поскольку струны на гитаре закреплены с двух сторон (на грифе и на бридже), их удлинение из-за нагрева приведет к уменьшению силы их натяжения. Они станут более "провисшими".

Высота звука, который издает струна, определяется частотой ее колебаний. В условии задачи сказано, что чем туже натянута струна, тем более высокий звук она издает. Это подтверждается формулой для частоты основного тона колеблющейся струны:

$f = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$

Здесь $f$ — это частота звука (которая определяет его высоту), $L$ — длина колеблющейся части струны, $T$ — сила натяжения, а $\mu$ — линейная плотность (масса на единицу длины). Из формулы видно, что частота $f$ прямо пропорциональна квадратному корню из силы натяжения $T$.

Таким образом, при повышении температуры сила натяжения $T$ уменьшается, что, в свою очередь, приводит к уменьшению частоты колебаний $f$. В результате звук, издаваемый струной, становится более низким.

Ответ: Высота звучания гитарных струн понизится, так как из-за теплового расширения струны удлинятся, и их натяжение ослабнет.

1. Какое насекомое чаще машет крыльями в полёте — шмель, комар или муха? Почему вы так думаете?

1. Какое насекомое чаще машет крыльями в полёте — шмель, комар или муха? Почему вы так думаете?

Решение

Частоту взмахов крыльями у насекомых можно определить по высоте звука, который они издают в полёте. Звук представляет собой механические колебания, распространяющиеся в упругой среде (в данном случае, в воздухе). Высота тона звука определяется частотой этих колебаний. Чем выше частота, тем выше звук. В полёте насекомые создают звук именно за счёт очень частых взмахов крыльями. Следовательно, чем выше звук, издаваемый насекомым, тем чаще оно машет крыльями.

Давайте сравним звуки, которые мы слышим от этих трёх насекомых:

• Полёт шмеля сопровождается низким, густым гудением. Это говорит о сравнительно низкой частоте взмахов крыльями.
• Полёт мухи создаёт более высокое жужжание, чем у шмеля. Значит, муха машет крыльями чаще.
• Полёт комара мы воспринимаем как тонкий, высокий писк. Это самый высокий звук из трёх, что указывает на самую высокую частоту взмахов крыльями.

Таким образом, можно расположить насекомых в порядке возрастания частоты взмахов крыльями: шмель, муха, комар. Если обозначить частоту взмахов крыльев буквой $ \nu $ (ню), то соотношение будет следующим: $ \nu_{шмеля} < \nu_{мухи} < \nu_{комара} $

Приведём примерные численные значения частот:

• Шмель: $ \nu \approx 130-240 $ Гц (взмахов в секунду).
• Комнатная муха: $ \nu \approx 350 $ Гц.
• Комар: $ \nu \approx 500-1000 $ Гц.

Эти данные подтверждают вывод, сделанный на основе высоты звука.

Ответ: Чаще всех машет крыльями комар. Это можно определить по высоте звука, издаваемого насекомым в полёте: у комара самый высокий писк, что соответствует наибольшей частоте взмахов крыльями.