Механические колебания и звук

Теория

Механические колебания и звук

Качели, маятник часов, гитарная струна — всё это колебания: движения, которые повторяются снова и снова. А звук — это те же колебания, только «сбежавшие» от источника в виде волны. В ОГЭ эта тема любит три вещи: посчитать период и частоту, разобраться в опытах с маятниками и оценить расстояние по времени хода звука. Разберём всё по порядку.

Главное

• Период T — время одного полного колебания. Если за время t тело совершило N колебаний, то T = t/N. Единица — секунда (с).
• Частота ν — число колебаний за секунду: ν = N/t = 1/T. Единица — герц (Гц). Чем меньше период, тем больше частота.
• Амплитуда — наибольшее отклонение от положения равновесия.
• Нитяной маятник (грузик на нити): период зависит от длины нити (короче нить — меньше период, колебания чаще) и НЕ зависит от массы груза.
• Пружинный маятник (груз на пружине): период растёт при увеличении массы груза, а на более жёсткой пружине груз колеблется чаще (частота больше).
• Звук рождает колеблющееся тело. Распространяется звук в виде упругих волн — им обязательно нужна среда (воздух, вода, твёрдое тело). В вакууме звука нет: там нечему колебаться.
• Высота звука определяется частотой колебаний, громкость — амплитудой. Не путай!
• Ориентиры, которые полезно помнить (в задании 18 эти значения даны в тексте — бери их оттуда): звук в воздухе — 340 м/с, в воде — 1500 м/с; свет — 300 000 км/с, то есть доходит практически мгновенно.
• Путь волны считается как для обычного равномерного движения: S = v·t.

Как решать

Задача про эхолот: сигнал ушёл вниз и вернулся через t = 0,4 с. Найди глубину.

1. Пойми, какой путь прошёл сигнал. Он сходил до дна И обратно, значит прошёл двойную глубину: 2h = v·t.
2. Подставь скорость звука в воде из текста: 2h = 1500·0,4 = 600 м.
3. Раздели пополам: h = 600/2 = 300 м.
4. В развёрнутом ответе обязательно поясни, почему путь двойной, — без этого обоснование не засчитают.

Задача про грозу решается ещё проще: свет доходит мгновенно, поэтому 6 с запаздывания грома — это чистое время движения звука. S = v·t = 340·6 = 2040 м ≈ 2 км.

А в опытах с маятниками сравнивай пары, где меняется только ОДНА величина: нить 1 м даёт период T = 60/30 = 2 с, нить 0,25 м — T = 60/60 = 1 с, значит период зависит от длины. Грузы 100 г и 200 г на одинаковой нити дали одинаковый период — от массы он не зависит.

Ловушки ОГЭ

• Эхо и эхолот: сигнал проходит путь туда и обратно. Забудешь разделить на два — глубина или расстояние получатся завышенными вдвое.
• Высота звука — это частота, громкость — амплитуда. Перепутать их — классическая потеря балла в задании с пропусками.
• Маятники разные! У нитяного период не зависит от массы, у пружинного — зависит. Не переноси свойства одного на другой.
• В заданиях про опыты выбирай только то, что следует из описанных наблюдений. Если амплитуду в опыте не меняли, утверждение про амплитуду выбирать нельзя — даже если оно звучит «по-научному».

Где пригодится

• Задание 4 — вставить слова в текст про природу и свойства звука.
• Задание 16 — анализ опытов с нитяным и пружинным маятниками.
• Задание 18 — развёрнутый ответ по тексту: эхолот, гроза и другие расчёты по S = v·t.

Попробуй решить

Реши задачу этого типа прямо здесь — проверю сразу и покажу разбор:

Разбор заданий