Обсуди с товарищами, страница 260 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Физика, 9 класс Учебник, авторы: Пёрышкин И М, Гутник Елена Моисеевна, Иванов Александр Иванович, Петрова Мария Арсеньевна, издательство Просвещение, Москва, 2023, белого цвета

Авторы: Пёрышкин И. М., Гутник Е. М., Иванов А. И., Петрова М. А.

Тип: Учебник

Издательство: Просвещение

Год издания: 2023 - 2025

Уровень обучения: базовый

Цвет обложки: белый, синий

ISBN: 978-5-09-102556-9

Допущено Министерством просвещения Российской Федерации

Популярные ГДЗ в 9 классе

Ответь на вопросы. § 53. Свойства электромагнитных волн. Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны - страница 260.

Навигация по странице:

Решение Комментарии
Обсуди с товарищами (с. 260)
Условие. Обсуди с товарищами (с. 260)
скриншот условия
Физика, 9 класс Учебник, авторы: Пёрышкин И М, Гутник Елена Моисеевна, Иванов Александр Иванович, Петрова Мария Арсеньевна, издательство Просвещение, Москва, 2023, белого цвета, страница 260, Условие

Казалось бы, получить электромагнитные волны можно было проще, чем это делал Герц. Подвесим заряженное тело на пружине и заставим его совершать колебания. Тело будет двигаться с ускорением и должно излучать электромагнитные волны. Как вы думаете, в чём причина того, что при такой постановке опыта обнаружить волны не удаётся?

Решение. Обсуди с товарищами (с. 260)
Физика, 9 класс Учебник, авторы: Пёрышкин И М, Гутник Елена Моисеевна, Иванов Александр Иванович, Петрова Мария Арсеньевна, издательство Просвещение, Москва, 2023, белого цвета, страница 260, Решение
Решение 2. Обсуди с товарищами (с. 260)

Несмотря на то, что ускоренно движущийся заряд (каким и является колеблющееся на пружине заряженное тело) действительно должен излучать электромагнитные волны, в предложенном опыте их обнаружить не удается. Это связано с характеристиками механических колебаний, которые делают излучение практически незаметным. Существуют две главные, взаимосвязанные причины.

Первая причина — чрезвычайно малая мощность излучения. Мощность $P$ электромагнитного излучения, создаваемого колеблющимся зарядом, очень сильно зависит от частоты колебаний. Теория электродинамики показывает, что эта мощность пропорциональна квадрату ускорения заряда ($P \sim a^2$). В свою очередь, ускорение тела при гармонических колебаниях пропорционально квадрату циклической частоты ($a \sim \omega^2$), где $\omega = 2\pi\nu$. В результате мощность излучения оказывается пропорциональна четвертой степени частоты: $P \sim \nu^4$.

Частота $\nu$ колебаний маятника на пружине очень мала — обычно это несколько герц (Гц). В то же время в опытах Генриха Герца использовались высокочастотные электрические колебания в искровом разряднике, частота которых достигала десятков и сотен мегагерц (МГц, $10^6$ Гц). Разница в частотах в миллионы раз приводит к тому, что мощность излучения в опыте с пружиной будет в колоссальное число раз меньше, чем в установке Герца. Например, если частота в опыте Герца была 100 МГц, а частота маятника 1 Гц, то отношение мощностей будет $(100 \cdot 10^6 / 1)^4 = 10^{32}$ раз. Такая ничтожно малая мощность лежит далеко за пределами чувствительности любых современных детекторов.

Вторая причина — огромная длина волны. Длина излучаемой электромагнитной волны $\lambda$ обратно пропорциональна ее частоте $\nu$ по формуле $\lambda = c/\nu$, где $c$ — скорость света (примерно $3 \cdot 10^8$ м/с). Для волны, излучаемой маятником с частотой, например, $\nu = 1$ Гц, длина волны составит:

$\lambda = \frac{3 \cdot 10^8 \text{ м/с}}{1 \text{ Гц}} = 300\;000\;000 \text{ м} = 300\;000 \text{ км}$

Это гигантская длина волны, в несколько раз превышающая диаметр Земли. Для эффективного излучения и приема (детектирования) электромагнитных волн необходимы антенны, размеры которых сопоставимы с длиной волны (например, $\lambda/2$ или $\lambda/4$). Создать антенну размером в десятки тысяч километров для такого эксперимента невозможно. Для сравнения, в опытах Герца длина волны составляла несколько метров, что позволяло использовать приемники и передатчики разумных, лабораторных размеров.

Ответ: Причина, по которой не удается обнаружить электромагнитные волны от заряженного тела на пружине, заключается в том, что частота механических колебаний очень низка. Это приводит к двум ключевым проблемам: 1) мощность излучаемых волн оказывается чрезвычайно малой и недостаточной для регистрации приборами; 2) длина излучаемых волн оказывается огромной (сотни тысяч километров), что делает невозможным их детектирование с помощью антенн разумных размеров.

Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.

Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 9 класс, для упражнения Обсуди с товарищами расположенного на странице 260 к учебнику 2023 года издания для учащихся школ и гимназий.

Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению Обсуди с товарищами (с. 260), авторов: Пёрышкин (И М), Гутник (Елена Моисеевна), Иванов (Александр Иванович), Петрова (Мария Арсеньевна), ФГОС (новый, красный) базовый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.

Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz

Присоединиться