Номер 4, страница 173 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

4. Какие волны возникают при деформации сдвига? В каких средах они наблюдаются?

Решение

При деформации сдвига в упругой среде возникают поперечные волны. Особенность поперечных волн заключается в том, что частицы среды при их прохождении совершают колебания перпендикулярно направлению распространения волны.

Именно такое движение частиц, когда один слой среды смещается относительно другого, и представляет собой деформацию сдвига. Для того чтобы это колебание могло передаваться от одной частицы к другой, то есть для распространения волны, среда должна обладать способностью сопротивляться этой деформации и возвращаться в исходное состояние. Это свойство называется упругостью формы.

Среды, в которых наблюдаются поперечные волны:

1. Твердые тела. Они обладают жесткой структурой (например, кристаллической решеткой), благодаря которой сохраняют свою форму. При попытке сдвинуть один слой твердого тела относительно другого возникают силы упругости, которые стремятся вернуть слои в первоначальное положение. Именно наличие этих сил упругости делает возможным распространение поперечных волн в твердых телах. Примерами являются сейсмические S-волны в земной коре и мантии или колебания натянутой струны.

2. В жидкостях и газах поперечные волны в их объеме не распространяются. Эти среды являются текучими, они не обладают упругостью формы (их модуль сдвига $G$ практически равен нулю). Если попытаться сдвинуть один слой жидкости или газа, он не вернется обратно, а просто начнет течь. Отсутствие упругой силы, противодействующей сдвигу, не позволяет поперечной волне распространяться в объеме таких сред.

Следует отметить, что на поверхности жидкости могут существовать волны (например, волны на воде), которые имеют поперечную составляющую движения частиц. Однако это более сложный тип волн, называемых поверхностными, и их возникновение обусловлено действием силы тяжести и сил поверхностного натяжения, а не упругостью формы самой жидкости.

Ответ: При деформации сдвига возникают поперечные волны. Они наблюдаются в средах, обладающих упругостью формы, то есть в твердых телах. В объеме жидкостей и газов поперечные волны не распространяются, так как эти среды не сопротивляются деформации сдвига.