Ответьте на вопросы, страница 175 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему человек не слышит звук периодических взмахов рук при ходьбе?

2. Почему на Луне невозможно услышать звук упавшего тела?

3. Почему нельзя утверждать, что рыбы не могут издавать звуки?

4. Почему в твердых телах скорость звука выше?

1. Почему человек не слышит звук периодических взмахов рук при ходьбе?

Человеческое ухо способно воспринимать звуковые колебания в определённом диапазоне частот, как правило, от 20 Гц до 20 000 Гц. Звуковые волны с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком и не воспринимаются нашим слухом. Периодические взмахи рук при ходьбе создают колебания воздуха с очень низкой частотой. Обычный темп ходьбы — это примерно два шага в секунду, что соответствует частоте взмахов рук около 1-2 Гц. Так как эта частота находится далеко за нижней границей слышимого диапазона, мы не можем услышать этот "звук".

Ответ: Частота колебаний, создаваемых взмахами рук при ходьбе (около 1–2 Гц), лежит в области инфразвука, который находится ниже порога слышимости человеческого уха (20 Гц).

2. Почему на Луне невозможно услышать звук упавшего тела?

Звук является механической волной, то есть для его распространения необходима упругая среда — газ, жидкость или твёрдое тело. Звуковые волны распространяются за счёт передачи колебаний от одних частиц среды к другим. На Луне практически отсутствует атмосфера, её окружает вакуум — пространство, свободное от вещества. В вакууме нет частиц, которые могли бы передавать звуковые колебания. Поэтому, даже если падение тела создаст вибрацию на поверхности Луны, эта вибрация не сможет достичь уха наблюдателя в виде звука.

Ответ: Звуку для распространения необходима среда (например, воздух), а на Луне — вакуум, в котором звуковые волны распространяться не могут.

3. Почему нельзя утверждать, что рыбы не могут издавать звуки?

Утверждение о безмолвии рыб является ошибочным. Вода — прекрасная среда для распространения звука, и многие водные обитатели, включая рыб, активно используют звуковую коммуникацию. Рыбы могут издавать звуки различными способами: некоторые вибрируют своим плавательным пузырём, который работает как резонатор; другие скрипят зубами или трут друг о друга кости скелета и жаберных крышек. Эти звуки используются для привлечения партнёров, отпугивания хищников, обозначения территории и общения в стае. Хотя человеческое ухо плохо приспособлено для восприятия звуков под водой, с помощью специального оборудования (гидрофонов) учёные давно доказали существование "языка" рыб.

Ответ: Научные исследования с использованием гидрофонов показали, что многие виды рыб производят звуки для общения и других целей, используя для этого плавательный пузырь, зубы или кости.

4. Почему в твердых телах скорость звука выше?

Скорость звука в среде определяется её упругостью (способностью сопротивляться деформации) и плотностью. В твёрдых телах атомы и молекулы расположены очень близко друг к другу и связаны сильными межмолекулярными силами. Это делает твёрдые тела очень упругими. Когда одна часть твёрдого тела начинает колебаться, эти колебания из-за сильных связей почти мгновенно передаются соседним частицам. Хотя плотность твёрдых тел, как правило, выше плотности жидкостей и газов (что должно было бы замедлить звук), их упругость выше в гораздо большей степени. Скорость звука $v$ можно выразить через модуль упругости $E$ и плотность $\rho$ как $v \approx \sqrt{E/\rho}$. У твёрдых тел отношение упругости к плотности значительно больше, что и обуславливает высокую скорость звука.

Ответ: В твёрдых телах частицы связаны гораздо более сильными силами, чем в жидкостях и газах. Это обеспечивает очень высокую упругость среды, благодаря чему колебания передаются от частицы к частице значительно быстрее.