ГДЗ · Фізика · 9 клас

Сторінка 140

Фізика, Бар’яхтар В. Г., Божинова Ф. Я., Довгий С. О., Кірюхін М. М., Кірюхіна О. О., за ред. Довгого С. О., 2026 · № 1 (с. 140)–9 · 9 завдань

Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».

§ 18. Звукові хвилі. Інфразвук і ультразвук

Завдання 1 (с. 140)

Чому метелик не чути, а комара чути

Поясніть різницю у сприйнятті звуку метелика (що летить) і комара (дзижчить).

Розв’язання

Крила метелика коливаються дуже повільно (частота менша за 16 Гц), тому ми сприймаємо це як інфразвук, який людина не чує.
Крила комара коливаються швидко (частота близько 500–600 Гц), що потрапляє в діапазон чутного звуку, тому ми чуємо характерне дзижчання.

Відповідь:

Метелика не чути, оскільки частота коливань його крил менша за 16 Гц (інфразвук), а комара чути, бо частота коливань його крил знаходиться в межах чутного звуку.

Завдання 2 (с. 140)

Розрахунок довжини хвилі в різних середовищах

Знайти довжину звукової хвилі з частотою $f = 4 кГц$ у трьох середовищах: повітрі, воді та сталі.

Розв’язання

Перетворимо частоту: $f = 4 кГц = 4000 Гц$ .
Для повітря: $λ_{п} = \frac{340}{4000} = 0, 085 м$ .
Для води: $λ_{в} = \frac{1500}{4000} = 0, 375 м$ .
Для сталі: $λ_{ст} = \frac{5000}{4000} = 1, 25 м$ .

Відповідь:

Довжина хвилі в повітрі — $0, 085 м$ (або $8, 5 см$ ), у воді — $0, 375 м$ (або $37, 5 см$ ), у сталі — $1, 25 м$ .

Завдання 3

Вплив публіки на звук

Поясніть, чому музика та голоси звучать по-різному в порожній залі та в залі, заповненій людьми.

Розв’язання

У порожньому залі звук відбивається від стін, підлоги та стелі, що посилює гучність і створює багатий просторовний звук (звук стає «яскравішим»).
У залі з публікою тіла людей та одяг поглинають значну частину звукової енергії, тому відлуння слабшає, а звук стає менш гучним і більш «сухим».

Відповідь:

У порожньому залі звук відбивається від твердих поверхонь, посилюючи його гучність та багатство (відлуння), тоді як у залі з публікою м'які тіла людей поглинають звукову енергію, що робить звук менш гучним і менш резонансним.

Завдання 4 (с. 140)

Визначення глибини моря за часом відлуння

Сигнал ультразвуку, відбитий від морського дна, повернувся до судна через $t = 4 с$ після відправлення. Потрібно знайти глибину моря ( $h$ ).

Розв’язання

Обчислимо загальний шлях звуку за формулою $S = v \cdot t$ : $S = 1500 м / с \cdot 4 с = 6000 м$ .
Оскільки звук пройшов шлях туди й назад, глибина моря дорівнює половині цього шляху: $h = S /2 = 6000 м /2 = 3000 м$ .

Відповідь:

Глибина моря становить $3000 м$ (або $3 км$ ).

Завдання 5

Розрахунок кількості коливань джерела звуку

Довжина хвилі в повітрі $λ = 1 м$ . Час спостереження $t = 5 с$ . Потрібно знайти кількість повних коливань ( $N$ ), здійснених джерелом.

Розв’язання

Визначимо частоту звуку: $f = v / λ = 340 м / с /1 м = 340 Гц$ .
Обчислимо кількість коливань за час $5 с$ : $N = f \cdot t = 340 Гц \cdot 5 с = 1700$ коливань.

Відповідь:

Джерело звуку здійснює $1700$ коливань.

Завдання 6

Порівняння часу поширення звуку в чавуні та повітрі

Довжина труби $L = 951 м$ . Звук проходить по чавуну ( $v_{чавун} = 5000 м / с$ ) і повітру ( $v_{повітря} = 340 м / с$ ). Потрібно знайти різницю часу, за яку звук пройшов ці середовища.

Розв’язання

Знайдемо час проходження звуком чавуну: $t_{чавун} = 951 м /5000 м / с = 0, 1902 с$ .
Знайдемо час проходження звуком повітря: $t_{повітря} = 951 м /340 м / с \approx 2, 797 с$ .
Обчислимо різницю часів: $Δ t = t_{повітря} - t_{чавун} \approx 2, 797 с - 0, 1902 с \approx 2, 6 с$ .

Відповідь:

Звук, що йшов чавуном, обганяв звук повітря приблизно на $2, 6 с$ .

Завдання 7

Метод вимірювання швидкості звуку

Запропонуйте власний метод вимірювання швидкості поширення звуку в повітрі. Дізнайтеся, який метод використовували вчені (наприклад, Колладон і Штурм) для цієї мети. Порівняйте ці методи.

Розв’язання

Визначте точку А (джерело звуку) та точку Б (місце спостереження). Зафіксуйте точну відстань між ними ( $S$ ).
У момент появи сигналу (спалах блискавки або удар по трубі) запустіть таймер, а зупиніть його у момент почуття звуку (грому або удару в воду). Зафіксуйте час $t$ .
Обчисліть швидкість за формулою $v = \frac{S}{t}$ . Порівняйте отримане значення з табличним ( $340 м / с$ для повітря).

Відповідь:

Власний метод (наприклад, спостереження за блискавкою та громом) історично використовувався, але мав похибки через реакцію людини. Вчені Колладон і Штурм використовували водну трубу, що передавала звук швидше, ніж повітря, що дозволило зменшити вплив вітру та температури на результат. Сучасні методи (лазерні датчики) точніші, але принцип залишається тим самим: вимірювання часу проходження звуку на відомій відстані.

Завдання 8

Застосування ультразвуку

Дізнайтеся сучасні галузі використання ультразвукових хвиль у житті, медицині та техніці.

Розв’язання

Перелічіть основні сфери застосування: медична діагностика (УЗД), ехолокація тварин, промислова дефектоскопія, ультразвукова обробка матеріалів.
Опишіть принцип дії в кожній галузі (відображення хвилі від межі середовищ або механічне впливання).

Відповідь:

Ультразвук використовують у медицині для діагностики стану внутрішніх органів та плода (УЗД), а також для лікування деяких захворювань. В техніці — для виявлення тріщин у металевих виробах, очищення поверхонь від забруднень та оброблення матеріалів. У природі цей метод використовують кажани та дельфіни для орієнтації та полювання (ехолокація).

Завдання 9

Вплив шуму на здоров'я

Дізнайтеся, як тривалий вплив шуму шкодить організму людини. Розпишіть практичні способи захисту від шкідливого шуму.

Розв’язання

Опишіть шкоду: постійний шум призводить до зниження чутливості слуху, серцево-судинних захворювань та порушень сну.
Перелічіть методи захисту: використання беруш або навушників із шумозаглушенням, звукоізольовані вікна, зелені насадження вздовж доріг.

Відповідь:

Шумний вплив може викликати тимчасове або постійне погіршення слуху, підвищення артеріального тиску та порушення сну. Щоб зменшити шкідливу дію шуму, слід використовувати засоби індивідуального захисту (беруші, навушники), звукоізольовані будівлі та створювати бар'єри від шуму (наприклад, зелені насадження або спеціальні екрани вздовж трас).