11 - 1
Підбиваємо підсумки розділу 2 (120-121), Завдання для самооцінювання до розділу 2 (122-125), §17. Виникнення та поширення механічних хвиль (126-133)
Океанський «інтернет» на відстані тисяч кілометрів
Сині кити — найбільші тварини на Землі — здатні спілкуватися між собою на відстані понад $1000\text{ кілометрів}$ за допомогою звукових хвиль низької частоти (інфразвуку). Вони використовують спеціальний звуковий канал у товщі океану (так званий SOFAR-канал), де звукові хвилі через особливості тиску та температури води майже не розсіюються. Оскільки щільність води значно більша за щільність повітря, швидкість поширення звуку в ній становить приблизно $1500\text{ м/с}$ — майже в $4,5 раза$ швидше, ніж у повітрі. Це дозволяє китам передавати сигнали через цілі океанські басейни, долаючи величезні простори без дротів.
Домашній міні-експеримент: «Хвилі на пружині»
Мета: Наочно продемонструвати виникнення та поширення поперечних і поздовжніх механічних хвиль у пружному середовищі.
Обладнання: Довга гнучка пружина (велика пружина-слінкі) або довгий шматок м'якої мотузки/гумового джгута.
Хід роботи:
Покладіть пружину на рівну гладку поверхню (підлогу чи довгий стіл) і візьміть один кінець у руку, а інший надійно зафіксуйте або попросіть когось потримати.
Поперечна хвиля: Різко смичніть свій кінець пружини в боку (перпендикулярно до її довжини). Ви побачите, як убік побіжить вигин — це поперечна хвиля, у якій коливання середовища відбуваються перпендикулярно до напрямку поширення енергії.
Поздовжня хвиля: Зіжміть кілька витків пружини біля своєї руки і різко відпустіть їх вперед (уздовж довжини пружини). Ви побачите, як по пружині бігтиме чергування зщільнень і розріджень — це поздовжня хвиля.
Що відбувається: Самі витки пружини не переміщуються разом із хвилею від одного кінця до іншого — вони лише коливаються навколо своїх положень рівноваги. Переміщується лише стан деформації та енергія коливань, що і є сутністю механічної хвилі.