Номер 1, страница 133 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические колебания и волны. Параграф 28. Свойства механических волн. Темы докладов и проектов - номер 1, страница 133.

Условие.

1. Звуковые колебания и волны.

Решение.

Звуковые колебания и волны.

Звук представляет собой механические упругие волны, распространяющиеся в какой-либо среде (газообразной, жидкой, твердой) и воспринимаемые органами слуха. Раздел физики, изучающий звук, называется акустикой. Колебания, которые вызывают звуковые ощущения, называются звуковыми колебаниями.

Источник и природа звука

Источником любого звука является колеблющееся (вибрирующее) тело. Например, это могут быть струны гитары, голосовые связки человека, диффузор динамика или мембрана барабана. Когда тело колеблется, оно поочередно создает области повышенного давления (сжатия) и пониженного давления (разрежения) в прилегающих слоях среды. Эти области сжатия и разрежения начинают распространяться в пространстве от источника, образуя звуковую волну.

Ключевые аспекты природы звука:

1. Звук — это механическая волна. Для ее распространения необходима упругая среда. В вакууме, где нет частиц для передачи колебаний, звук распространяться не может.

2. В газах и жидкостях звуковая волна является продольной. Это означает, что частицы среды колеблются вдоль направления распространения волны. В твердых телах могут существовать как продольные, так и поперечные звуковые волны.

Характеристики звуковых колебаний и волн

Звуковые волны, как и любые другие, описываются набором физических характеристик. Субъективное восприятие звука человеком (высота, громкость, тембр) напрямую связано с этими объективными параметрами.

Частота ($\text{f}$): Это количество полных колебаний, совершаемых частицами среды за одну секунду. Единица измерения – Герц (Гц). Частота определяет высоту тона звука: чем выше частота, тем выше (более "писклявый") звук. Человеческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне примерно от 20 Гц до 20 000 Гц (20 кГц). Колебания с частотой ниже 20 Гц называют инфразвуком, а с частотой выше 20 кГц – ультразвуком.

Амплитуда ($\text{A}$): Это максимальное отклонение колеблющейся величины (например, давления или смещения частиц) от положения равновесия. Амплитуда определяет громкость или интенсивность звука. Чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук. Уровень громкости часто измеряют в децибелах (дБ).

Скорость звука ($\text{v}$): Скорость, с которой звуковая волна распространяется в среде. Она зависит от свойств среды: ее плотности, упругости и температуры. В общем случае, скорость звука в твердых телах больше, чем в жидкостях, а в жидкостях – больше, чем в газах. Например, скорость звука в воздухе при 20°C составляет примерно 343 м/с, в воде – около 1500 м/с, а в стали – около 5000-6000 м/с.

Длина волны ($\lambda$): Это расстояние между двумя ближайшими точками волны, колеблющимися в одинаковой фазе (например, между двумя последовательными областями максимального сжатия). Длина волны связана со скоростью звука и частотой следующей формулой: $ \lambda = \frac{v}{f} $.

Свойства звуковых волн

Звуковые волны обладают всеми основными свойствами волновых процессов:

Отражение: Когда звуковая волна встречает на своем пути препятствие, она может от него отразиться. Отраженный звук, воспринятый через некоторый промежуток времени после основного, называется эхом.

Преломление: Изменение направления распространения волны при переходе из одной среды в другую или через области с разной температурой.

Дифракция: Способность волн огибать препятствия. Благодаря дифракции мы можем слышать звук, даже если источник находится за углом.

Интерференция: Явление сложения в пространстве двух или более волн, при котором в разных точках образуется усиление или ослабление результирующих колебаний.

Ответ: Звуковые колебания – это механические вибрации частиц упругой среды (газа, жидкости или твердого тела), вызванные колеблющимся источником. Эти колебания распространяются в пространстве в виде звуковых волн. Звуковая волна является продольной механической волной, которая не может распространяться в вакууме. Ее основные физические характеристики – это частота (определяет высоту тона), амплитуда (определяет громкость), скорость распространения (зависит от свойств среды) и длина волны. Звуковые волны обладают всеми волновыми свойствами: отражением (эхо), преломлением, дифракцией и интерференцией.