ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 35.7: Длина волны. Скорость распространения волн

План решения:

• Вспомним механизм возникновения поперечных волн.
• Проанализируем свойства жидкостей и газов с точки зрения упругих сил.
• Сделаем вывод о невозможности распространения таких волн в данных средах.

Вычисление и рассуждение:

Поперечная волна — это механическая волна, в которой частицы среды совершают колебания перпендикулярно направлению распространения волны. Для того чтобы такая волна могла существовать и передаваться от одной частицы к другой, между частицами должны действовать силы упругости, возникающие при смещении частиц относительно друг друга в направлении, перпендикулярном линии их соединения. Иными словами, среда должна обладать упругостью формы .

Рассмотрим жидкости и газы. В этих агрегатных состояниях молекулы расположены далеко друг от друга (в газах) или имеют высокую подвижность (в жидкостях), и связи между ними слабы. Жидкости и газы не сохраняют свою форму: они текут под действием даже малых касательных напряжений. Это означает, что в них отсутствуют силы упругости, препятствующие сдвигу слоев среды относительно друг друга. Если мы попробуем сместить часть жидкости или газа перпендикулярно направлению движения волны, соседние слои не будут сопротивляться этому смещению за счет упругих сил, а просто потянут за собой следующие слои без возврата в исходное положение.

Таким образом, поскольку в жидкостях и газах нет упругости формы (отсутствуют касательные напряжения упругого характера), энергия не может передаваться через поперечные смещения частиц. Волны могут распространяться только продольно, где возникают силы упругости при сжатии и разрежении среды (объемное деформирование).

Проверка:

Действительно, сейсмические данные подтверждают этот факт: поперечные волны (S-волны) не проходят через жидкое ядро Земли, тогда как продольные волны (P-волны) проходят. Это согласуется с теорией о том, что поперечные волны требуют твердой среды с упругостью формы.