Эксперимент, страница 171 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент

Используя волновую машину (рис. 173), пронаблюдайте за механизмом создания поперечной и продольной волн.

Рис. 173. Волновая машина для наблюдения поперечных и продольных волн

Волновая машина, показанная на рисунке, является наглядной моделью для демонстрации распространения механических волн. Она состоит из набора стержней с шариками на концах. Стержни могут совершать колебания и связаны между собой упругими элементами. Эта связь обеспечивает передачу колебаний от одного стержня к другому, что позволяет наблюдать волновой процесс.

Механизм создания поперечной волны

Поперечными называются волны, в которых колебания частиц среды происходят перпендикулярно направлению распространения волны. Для создания и наблюдения такой волны на данной установке необходимо:

1. Отклонить первый стержень от положения равновесия в вертикальной плоскости (вверх или вниз) и отпустить, либо задать ему непрерывные колебания в этом направлении.

2. Из-за наличия упругой связи между стержнями, это начальное колебание начнет передаваться от одного стержня к другому по всей длине машины.

В результате мы будем наблюдать, как по машине распространяется волна в виде чередующихся "горбов" (гребней) и "впадин". Важно обратить внимание, что каждый отдельный шарик на стержне совершает колебания только вверх и вниз около своего положения равновесия, не перемещаясь вдоль машины. А вот форма волны (возмущение) движется горизонтально. Поскольку направление колебаний частиц (вертикальное) перпендикулярно направлению распространения волны (горизонтальное), такая волна является поперечной. Именно этот тип волны и изображен на рисунке 173.

Ответ: Чтобы создать поперечную волну, нужно заставить первый элемент среды (стержень) колебаться в направлении, перпендикулярном оси машины. В результате по установке побежит волна, состоящая из гребней и впадин, при этом сами стержни будут колебаться только вверх и вниз, не перемещаясь в направлении распространения волны.

Механизм создания продольной волны

Продольными называются волны, в которых колебания частиц среды происходят вдоль направления распространения волны. Если конструкция волновой машины позволяет стержням двигаться горизонтально, то для создания продольной волны необходимо:

1. Сместить первый стержень вдоль оси машины (вперед или назад) и отпустить, либо задать ему колебательное движение в этом направлении.

2. Упругие связи между стержнями передадут это движение соседним элементам.

При наблюдении мы увидим, как вдоль машины распространяются чередующиеся области сгущения (где стержни находятся ближе друг к другу, чем в положении равновесия) и разрежения (где стержни удалены друг от друга). Эти бегущие области сжатия и растяжения и представляют собой продольную волну. При этом каждый отдельный стержень будет совершать колебания вперед-назад около своего начального положения. Направление колебаний частиц и направление распространения волны совпадают. Классическим примером продольных волн являются звуковые волны.

Ответ: Чтобы создать продольную волну, нужно заставить первый элемент среды (стержень) колебаться вдоль оси машины. В результате по установке побежит волна в виде чередующихся областей сгущения и разрежения, при этом сами стержни будут колебаться только вперед-назад, в том же направлении, в котором распространяется волна.