Номер 5, страница 37 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

5. Какие волны могут распространяться в газах? Жидкостях? Твердых телах?

Для ответа на этот вопрос необходимо понимать разницу между двумя основными типами механических волн, продольными и поперечными, и то, какие свойства упругости среды необходимы для их распространения.

• Продольные волны — это волны, в которых колебания частиц среды происходят вдоль направления распространения волны. Они представляют собой чередующиеся области сжатия и разрежения. Для их существования среда должна обладать упругостью объема, то есть оказывать сопротивление изменению объема.
• Поперечные волны — это волны, в которых колебания частиц среды происходят перпендикулярно направлению распространения волны. Для их возникновения необходима упругость формы, то есть способность среды оказывать сопротивление деформации сдвига.

Газы обладают упругостью объема, так как они сопротивляются сжатию и расширению. Это свойство позволяет распространяться в них продольным волнам (например, звуковым волнам). Однако газы не обладают упругостью формы, поскольку они не сопротивляются сдвигу (их слои могут свободно перемещаться друг относительно друга, принимая любую форму). Поэтому поперечные волны в газах распространяться не могут.

Ответ: В газах могут распространяться только продольные волны.

Жидкости, как и газы, не обладают упругостью формы, они текучи. Поэтому в объеме жидкости поперечные волны распространяться не могут. В то же время жидкости, как и твердые тела, обладают упругостью объема (они плохо сжимаемы), что создает условия для распространения в их толще продольных волн. Стоит отметить, что на свободной поверхности жидкости могут возникать и распространяться поверхностные волны, которые имеют как продольную, так и поперечную составляющие колебаний частиц. Это возможно благодаря силам поверхностного натяжения. Однако, говоря о распространении волн в объеме жидкости, имеют в виду только продольные.

Ответ: В объеме жидкостей могут распространяться только продольные волны.

Твердые тела, в отличие от жидкостей и газов, сохраняют и объем, и форму. Это означает, что они обладают как упругостью объема (сопротивляются сжатию/растяжению), так и упругостью формы (сопротивляются деформации сдвига). Наличие упругости объема позволяет распространяться в них продольным волнам. Наличие упругости формы (сдвига) создает условия для распространения также и поперечных волн.

Ответ: В твердых телах могут распространяться как продольные, так и поперечные волны.