Дополнительные задачи - В.И. Лукашик, Сборник задач по физике



Д. 106. Продольные или поперечные волны создает в полете птица взмахами своих крыльев?
Продольные, т.к. поперечные волны распространяются только на границе раздела двух сред или в твердых телах, а птицы, как известно, летают в воздухе.

Д. 107. Почему вращение настольного вентилятора в вертикальной плоскости создает упругие волны в горизонтальном направлении, в отличие от обруча, вращающегося в той же плоскости?
Лопасти вентилятора создают попеременно разрежения в воздухе, которые распространяются, образуя упругие продольные волны. Обруч же приводит в движение только молекулы воздуха вблизи стенок, не создавая разрежения и уплотнения воздуха.

Д. 108. Даже в полной темноте рыбы обнаруживают приближение опасности с помощью своего тела. Какие волны «видят» рыбы?
Рыбы чувствуют продольные упругие волны, которые создаются при любом движении в воде.

Д. 109. Известно, что в жидкостях распространяются только продольные волны. Почему же тогда рыболовный поплавок совершает колебания в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны?
Потому что поплавок находится на поверхности волны - границе раздела двух сред. Когда говорят, что в жидкостях распространяются только продольные волны, имеют в виду сплошную среду.

Д. 110. Лыжник, скользящий по склону горы под некоторым углом к горизонтали, окажется внизу. Почему удерживается на определенном уровне от скатывания вниз человек, скользящий на доске вдоль переднего склона океанской волны (рис. 16д)?
Человек на доске скользит вниз относительно поверхности волны. Сама же поверхность воды поднимается вверх, т.к. является поперечной волной. Скорость доски и скорость волны примерно равны, поэтому вертикальная составляющая скорости доски относительно берега близка к нулю.

Д. 111. Как узнают о надвигающемся землетрясении представители фауны сейсмоопасных районов?
Посредством чувствительности к продольным волнам, распространяющимся в земной коре перед началом землетрясения.

Д. 112. Почему невозможно сохранить в тайне проведение подземных ядерных испытаний, даже если взрыв произведен в другом по отношению к наблюдателю полушарии Земли?
Продольные волны, распространяющиеся в земной коре в результате ядерного взрыва, способны несколько раз обогнуть земной шар, что позволяет их зафиксировать с помощью специальных датчиков в любой точке Земли.

Д. 113. По рисунку 251 определите, сколько длин волн укладывается на отрезке длиной 60 см; 90 см.
Длиной волны называется ближайшее расстояние между точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Исходя из этого, на отрезке 60 см укладывается 2,5 длины волны, на отрезке 90 см - 3,75 длины волны.
Дополнительные задачи


Д. 114. В скольких точках (см. рис. 251) смещение частиц среды от положения равновесия достигает амплитудных значений? Определите координаты этих точек.
Дополнительные задачи


Д. 115. По рисунку 251 определите разность фаз колебаний частиц упругой среды, в которой распространяется волна, в точках с координатами: 1) х1 = 30 см и х2=54 см; 2) х3 = 0 и х4=90 см.
Дополнительные задачи


Д. 116. Докажите, что уравнение плоской незатухающей волны вида y=Acos(ώt- (2π/λ)x + (φ0) для волны, представленной на рисунке 251, можно записать в виде y=Asin(2π/λ)x. Убедитесь в этом, подставив значения координаты х, равные λ/4; λ/2; 0,75λ.
Дополнительные задачи








Д. 117. Докажите, что величины, характеризующие волновое движение, связаны соотношением 2π/λ = ώ/v. Назовите эти величины.
Дополнительные задачи


Д. 118. Используя соотношение, приведенное в условии предыдущей задачи, по рисунку 251 определите скорость распространения волны, если циклическая частота колебаний частиц упругой среды равна 6280 рад/с.
Дополнительные задачи


Д. 119. По рисунку 252 определите амплитуды колебаний частиц упругих сред А и В.
Дополнительные задачи


Д. 120. Ознакомьтесь с условием задачи 896 и определите скорости распространения волн в каждой из сред, если частота колебаний источника волн равна 25 Гц.
Дополнительные задачи


Д. 121. Полагая, что на рисунке 252 схематически представлены совмещенные фотографии двух волн А и В, распространяющихся в одинаковых упругих средах, определите длины волн λа и λв, их отношение, а также отношение частот колебаний источников волн от двух разных источников.
Дополнительные задачи


Д. 122. Два различных источника по отдельности в одной и той же упругой среде создают волны, мгновенные фотографии которых совмещены и схематически представлены на рисунке 252. Пользуясь графическим методом сложения колебаний, изобразите форму волны, создаваемой в этой среде при одновременном действии этих источников.
Дополнительные задачи


Д. 123. В странах Востока висячие мосты изготавливают из бамбуковых палок, связанных веревками. Почему по такому мосту легче идти в составе небольшой группы, а не в одиночку?
При ходьбе в мосту создаются продольные волны, что приводит к раскачке моста. При частоте шагов человека, близкой к собственной частоте колебаний моста возникает явление резонанса, т.е. резкое увеличение амплитуды колебаний моста. При переходе по мосту нескольких людей, у которых частота и фаза шагов различна, резонанс возникнуть не может.