Вопросы к интеллектуальной игре Брейн-ринг по физике, состоящей из 4 туров

Игра способствует развитию наблюдательности, внимательности, творческому воображению, совершенствует мышление, воспитывает чувство коллективизма.

I тур - № 2, 12, 14, 18, 21, 23, 35, 42, 43, 53.

II тур - а) № 1, 3, 7 б) № 11, 5, 13 в) № 20, 6, 22 г) № 31, 24, 25.

III тур - а) № 15, 26, 46 б) № 45, 37, 28.

IV тур - № 32, 54, 44.

№ 1. «И вот опять уж по зорям,

В выси пустынной и привольной,

Станицы птиц летят к морям,

Чернея целью треугольной…» (И.Бунин)

Почему журавли и другие птицы во время дальних перелетов держатся косяком?

Ответ. Впереди - самая сильная птица. Воздух ее обтекает , как вода нос корабля, за ней образуется клин , внутри которого более слабые птицы испытывают меньшее сопротивление воздуха .

№ 2. Пуля, попав в вареное яйцо, пробивает его, оставляя отверстие, а сырое яйцо разбивается пулей вдребезги. Почему?

Ответ. Вареное яйцо (особенно желток) имеет небольшую упругость , давление в нем при прохождении пули мало возрастает . В сыром яйце, как в жидкости (упругой среде ) давление возрастает мгновенно и очень сильно .

№ 3. Почему трудно хлопать в ладоши под водой?

Ответ. При медленном движении ими увлекается мало воды , а при быстром - вода не успевает «расступиться» (возникает «присоединенная масса»).

№ 4. Почему лоси могут ходить по снегу или болоту, не увязая?

Ответ. Лось - парнокопытное животное. Между раздвоенными частями копыт есть перепонка (при раздвижении частей копыт увеличивается площадь опоры , давление на почву, снег уменьшается).

№ 5. Почему труднее вытаскивать морковь и другие корнеплоды из плотной почвы, чем из рыхлой?

Ответ. Под корнеплодом при выдергивании образуется разряжение (давление, меньшее атмосферного). Чем плотнее почва, тем больше разряжение.

№ 6. Почему высоко в горах вывихи суставов у людей происходят чаще, чем внизу?

Ответ. На высоте давление понижено , сила прижатия друг к другу сочлененных в суставе костей становится меньше, и вывихи суставов происходят чаще.

№ 7. Почему при размешивании чая чаинки собираются в центре стакана?

Ответ. Давление в движущейся жидкости тем меньше , чем выше скорость . Вблизи краев стакана скорость меньше (из-за трения воды о стекло). Избыточное давление между центром и краями стакана перемещает чаинки к центру.

№ 8. Зачем рыбе нужен плавательный пузырь?

Ответ. Сжимая и растягивая его мышцами, рыбы регулируют объем , а значит плотность своего тела. Сжатие - уменьшение объема - увеличение плотности - погружение (и наоборот).

№ 9. Почему дрожат замерзающие люди и животные?

Ответ. Так они греются . Совершаются движения - совершается механическая работа - повышается внутренняя энергия .

№ 10. В жаркие дни в лиственном лесу бывает прохладнее, чем в хвойном. Почему?

Ответ. Деревья испаряют влагу с поверхности листьев. При этом уменьшается внутренняя энергия листьев (они охлаждаются) и хлаждается воздух . У лиственных деревьев площадь поверхности листьев больше - испарение больше - охлаждение больше.

№ 11. «Веселые самоубийцы

Мчат, накренившись по шоссе,

В пятно смешавшиеся спицы

Поблескивают в колесе…»

(Евгений Винокуров)

Почему наклоненный велосипед не падает при движении «на виражах»?

Ответ. Для движения по окружности необходимо действие центростремительной силы . Она возникает при наклоне велосипеда.

№ 12. В опыте с «магдебурскими тарелками» Отто Керике впрягал 8 лошадей слева и 8 лошадей справа.

Как можно было этим же количеством лошадей развить большую силу тяги?

Ответ. Одну тарелку закрепить, а к другой - 16 лошадей (сила действия равна силе противодействия ).

№ 13. Кипяток гасит пожар быстрее, чем холодная вода (сразу отнимает от пламени теплоту парообразования и окружает огонь слоем пара, затрудняющего доступ воздуха).

Нельзя ли насосами сразу подавать в пламя кипяток?

Ответ. Нет. В насосе под поршнем вместо разряженного воздуха будет пар упругостью в 1 атм . Кипяток не будет поступать в шланги.

№ 14. В трубах подземных частей зданий вода часто замерзает не в мороз, а в оттепель весной. Почему ?

Ответ. Теплопроводность осуществляется в земле медленно (малый коэффициент теплопроводности ).

№ 15. Дерево проводит звук лучше, чем воздух. Почему же разговор, происходящий в соседней комнате, заглушается, когда дверь в комнату закрыта?

Ответ. «На границе» воздух-дерево звук переходит из среды, плохо проводящей звук (по сравнению с деревом) в среду, быстро проводящую звук (дерево). Существует предельный угол падения для звуковых лучей . Значительная часть звуковых волн должна отражаться назад в воздух.

№ 16. Какой национальности были Цельсий, Реолиф и Фаренгейт?

Ответ. Швед, француз, немец.

№ 17. Почему сильная жара труднее переносится в болотистых местах, чем в сухих?

Ответ. В болотистой местности велика относительная влажность , плохо испаряется пот , медленно охлаждается кожа.

№ 18. Из крана самовара падают капли. Когда эти капли более тяжелые: когда вода горячая или когда она остыла?

Ответ. Когда вода остыла, т.к. с уменьшением температуры - коэффициент поверхностного натяжения увеличивается и капля становится больше.

№ 19. Как будет действовать наэлектризованная палочка на магнитную стрелку?

Ответ. Конец стрелки притянется к наэлектризованной палочке, т.к. на стальной стрелке появятся индуцированные заряды .

№ 20. «Рожь, рожь… Дорога полевая

Ведет неведомо куда.

Над степью низко провисая,

Лениво стонут провода…» (А.Твардовский)

Почему гудят провода?

Ответ. При обтекании воздухом проводов за ними образуются «вихри ». В вихрях давление меньше , чем там, где их нет. Вихри «срываются» с проводов и «звучат».

№ 21. Почему приборы для электростатических опытов не имеют острых концов?

Ответ. Плотность заряда больше там, где кривизна поверхности больше (на острие). Возле острия воздух ионизируется и нейтрализует его заряд («заряд стекает»). Чтобы сохранить заряд поверхность делают круглой, гладкой.

№ 22. Наэлектризованный мыльный пузырь раздувается настолько, что его радиус значительно увеличивается (заряд не меняется). Как изменится энергия заряда? Помогает или препятствует наличие заряда раздуванию пузыря?

Ответ. Энергия заряда уменьшится (W p = Q 2 /2R); заряженный пузырь раздувать легче, т.к. заряды взаимно отталкиваются и способствуют увеличению свободной поверхности.

№ 23. В 1822 году Араго заметил, что магнитная стрелка, колеблющаяся около положения равновесия, быстро останавливается, если она находится в футляре из меди. Почему?

Ответ. Качающаяся магнитная стрелка создает переменное магнитное поле. Оно индуцирует в меди вихревые токи, направление которых таково, что они своими полями препятствуют движению стрелки.

№ 24. Если ударить молотком по одному концу длинной металлической трубы, то стоящий у другого конца трубы услышит двойной удар. Почему?

Ответ. Первый удар - звуковая волна по металлу, второй - по воздуху.

№ 25. В бутылку льют воду. Струя воды производит при этом шум определенного тона. По мере наполнения бутылки водой этот тон становится выше. Почему?

Ответ. Полость бутылки - резонатор. По мере наполнения бутылки длина резонаторного столба уменьшается. Высота тона увеличивается.

№ 26. Если потереть баллон неоновой лампочки, то можно заметить, что она короткое время светится. Как объяснить это явление?

Ответ. В результате трения на стекле возникают заряды, поле которых вызывает кратковременное свечение лампы.

№ 27. Как нужно расположить две собирающие линзы, чтобы пучок параллельных лучей, пройдя через обе линзы стал снова параллельным?

Ответ. Так, чтобы совпали их главные фокусы.

№ 28. Почему окна домов днем кажутся темными, т.е. темнее, чем наружные стены, даже если они (стены) выкрашены темной краской?

Ответ. Отражение света от стен всегда больше , чем отражение от прозрачных, т.е. пропускающих свет, окон.

№ 29. Ленц Эмилий Христианович - русский физик. В какой области физики он выполнил основные свои работы? С чем конкретно связаны его основные работы?

Ответ. В области электромагнетизма. Закон Ленца о направлении индукционного тока.

№ 30. Гюйгенс Христиан - голландский физик. В какой области физики известны его работы?

Ответ. В области механики, оптики. Формула Гюйгенса для периода гармонических колебаний физического маятника. Принципы Гюйгенса в объяснении механизма распространения света.

№ 31. «Темная ночь.

Только пули свистят по степи,

Только ветер гудит в проводах,

Тускло звезды мерцают.»

(В.Агатов)

Почему звезды мерцают?

Ответ. Причина - в свойствах земной атмосферы. То тут, то там возникают то сгустки, то разряжения. Давление претерпевает изменения тоже. Вместе с давлением «скачет» плотность воздуха. Через такие участки свет не может распространяться прямолинейно. Свет от звезды, проходя через атмосферу земли, испытывает многочисленные и беспорядочные отклонения. Потому и мерцает звезда.

№ 32. К положительно заряженному электроскопу подносят тело, заряженное отрицательно. Что при этом происходит?

Ответ. Сначала угол между листками уменьшается, затем a = 0, а потом увеличивается.

№ 33. Укажите по возможности больше черт сходства и различия между электрическими и гравитационными полями.

Ответ. Сходства:

1) аналогия взаимодействия зарядов и масс (законы Кулона и Ньютона);

2) оба поля консервативны (работа на замкнутом пути равна нулю);

3) существование в них разности потенциалов.

Различия:

1) отрицательных масс нет;

2) нет гравитационно-нейтральных тел.

№ 34. Почему пороховые склады окружают заземленной металлической сеткой?

Ответ. Внутри металлической сетки электрическое поле отсутствует, не возникает искра электрическая.

№ 35. Почему не убивает током птицу, садящуюся на один из проводов высокого напряжения?

Ответ. Разность потенциалов между лапками мала, ток мал.

№ 36. Как изменяется ток в цепи с угольной лампочкой и лампочкой с металлической нитью накаливания сразу после включения?

Ответ. Во второй по мере раскаливания нити ток уменьшается (сопротивление растет). В угольной - наоборот.

№ 37. В цепь тока включаются куски медной, железной и никелиновой проволоки одинакового диаметра и длины. Какие куски будут нагреваться сильнее:

а) при последовательном соединении;

б) при параллельном?

Ответ. а) никелин, железо, медь (по мере уменьшения сопротивления);

б) медь, железо, никелин (по мере уменьшения тока).

№ 38. Для определения знака полюсов источника опускают провода, соединенные с источником, в стакан с водой и наблюдают, возле какого из проводов выделяется больше газа. Как при этом определяют, какой полюс отрицательный?

Ответ. При электролизе воды объем выделяющегося водорода в 2 раза больше объема кислорода. Отрицательным полюсом будет тот, у которого больше выделится газа (водорода, ионы которого положительны ).

При прохождении тока через электролиты они нагреваются. Почему?

Ответ. Ионы в электролитах при протекании тока движутся ускоренно. При соударениях энергия (кинетическая) упорядоченного движения переходит в энергию хаотичного (теплового) движения.

№ 40. Как будут изменяться (увеличиваться или уменьшаться) напряжение пробоя газового промежутка при уменьшении давления газа?

Ответ. Меньше давление - больше длина свободного пробега - большая по величине копится кинетическая энергия иона - больше вероятность ионизации при том же (или меньшем) напряжении. Напряжение пробоя уменьшается с уменьшением давления.

№ 41. Опыт показывает, что нельзя заряжать бесконечно какое-либо тело и что, после того как заряд на теле достигает некоторого максимального значения, зависящего от размера и формы тела и свойств окружающей среды дальнейшего увеличения заряда добиться невозможно. Почему?

Ответ. При достаточно большой напряженности электрического поля вокруг тела в окружающем диэлектрике (воздухе) возникает разряд (корона или искра) и воздух теряет свои изолирующие свойства.

№ 42. Железный кубик, лежащий на гладком стекле, притягивается к магниту, тоже лежащем на этом стекле. Кубик скользит по стеклу. Как он движется (каков характер его движения)?

Ответ. Сила , действующая на кубик, возрастает по мере его приближения к магниту. Движение кубика с увеличивающимся ускорением .

№ 43. Какие из катодных лучей сильнее отклоняются одним и тем же магнитным полем: более быстрые или более медленные?

Ответ. Более быстрые электроны отклоняются сильнее (сила Лоренца прямо пропорциональна скорости заряда электронов, составляющих катодные лучи).

№ 44. При замыкании тока от одного или нескольких аккумуляторов искра не получается, а при размыкании получается. Почему?

Ответ. При включении ЭДС индукции направлена против ЭДС цепи, а при выключении - в одну сторону с ней (закон Ленца).

№ 45. Маятник сделан из сосуда с водой, подвешенного на длинной нити. Вода постепенно выливается через отверстие в дне сосуда. Как будет изменяться период маятника (массой сосуда пренебрегаем)?

№ 46. Почему при близкой молнии слышен резкий оглушительный удар, а при далекой молнии - раскатистый гром?

Ответ. При близкой - первичная звуковая волна от самой молнии во много раз сильнее, чем эхо, приходящее потом от отражающих предметов. При далекой - первичная и отраженные волны доходят к нам уже меньше различающимися по силе.

№ 47. Оптическая сила линзы равна 2 Дптр. Каково ее фокусное расстояние?

Ответ. F = 0,5 см.

№ 48. Две одинаковые частицы, но одна быстрая, а другая медленная, движутся по окружности в одном и том же магнитном поле. Которая из частиц совершает обороты быстрее?

Ответ. Время оборота не зависит от скорости частицы. (t = 2pm/qB)

№ 49. Плоское зеркало поворачивается на угол 30° около оси, лежащей в плоскости зеркала и перпендикулярной к падающему лучу. На какой угол повернется при этом отраженный луч?

Ответ. 60 °.

№ 50. Как достаточно быстро можно определить центр тяжести однородной палки, утяжеленной с одного конца?

Ответ. Положить ее на указательные пальцы левой и правой рук. Сближать пальцы. Они сойдутся под центром тяжести палки.

№ 51. Где пароход погружается глубже в воду: в реке или море? Почему?

Ответ. В реке. Плотность соленой воды больше, чем пресной. В море Архимедова сила увеличивается.

№ 52. Какое действие тока используется в электросварке?

Ответ. Тепловое.

№ 53. Почему в месте плохого контакта проводника разрушается изоляция?

Ответ. проводник в этом месте разогревается.

№ 54. Какие силы называют консервативными?

Ответ. Их работа по замкнутому контуру равна нулю.

№ 55. Как можно изменить направление вращения якоря электродвигателя?

Ответ. Изменяя направление тока в обмотке якоря или индуктора.

Чтобы скачать материал или !

Контекстные задачи - это задачи, с практическим содержанием, условием которых являются конкретные жизненные ситуации. Это нестандартные задачи, они предлагаются в виде познавательной проблемы. Такие задачи позволяют видеть и физические явления в повседневной жизни, и практическое применение знаний, приобретенных в процессе обучения. Вопросы, предлагаемые в контекстных задачах, вызывают интерес к предмету, способствуют лучшему усвоению материала и пониманию сути изучаемых законов физики, связь которых с жизнью становится ещё более очевидной. Особенно эффективны такие задачи, если в качестве материала для них предлагаются или репродукции картин известных художников, или отрывок из художественного произведения, или стихи. На одном и том же материале мной составлены задачи по разным учебным темам.

Вышеизложенное можно представить в виде схемы.

В качестве материала для одной из контекстных задач ученикам предлагается отрывок из рассказа С.Т.Аксакова “Очерк зимнего дня”. Этот текст является отражением конкретной жизненной ситуации и прекрасной иллюстрацией тех явлений природы, которые ребята могут наблюдать и объяснять с помощью знаний, полученных на уроках физики. “Очерк зимнего дня” учит ребят подмечать в обыденных, на первый взгляд, явлениях важные и интересные свойства окружающего мира. В качестве иллюстративного материала к тексту привлечены репродукции картин известных художников с одинаковым названием “Иней”.

Контекстные задачи содержат несколько вопросов. Уровень 1 - базовый, задания уровня 2 - более сложные. В зависимости от сложности задания используются разные формы оценивания. За каждое правильно выполненное задание уровня 1 - 1 балл, уровня 2 - 2 балла. Если ученик выполнил 80% от максимальной суммы баллов, он получает оценку “5”; от 60% до 80% - “4”; от 40% до 60% - “3”.

Материалом (объектом) для другой контекстной задачи является картина К. Маковского “Дети, бегущие от грозы”, к которой подобраны близкие по тематике стихи Ф.И. Тютчева. Сразу оговорюсь, эта работа вызывает живейший интерес у ребят.

Дети бегут от грозы. Бег, движение, прогибающиеся доски мостков.... И здесь мы видим практическое применение физики, с помощью законов механики можно объяснить и движение, и деформацию досок.

Молния, грозовые раскаты грома - эти вопросы рассматриваются при изучении темы “Звуковые волны”.

Контекстные задачи можно применять на всех этапах урока: и при подаче учебного материала для создания проблемной ситуации на уроке, и при первичном закреплении. Они развивают познавательный интерес, мышление, способствуют формированию умения наблюдать, повышают мотивацию к обучению.

Тепловые явления. Внутренняя энергия

Задание. Прочитайте текст, сопоставьте рассказ С.Т. Аксакова с картиной художника. Ответьте на вопросы.

	Вопросы уровень 1	Вопросы уровень 2
	Какие тепловые процессы описаны в данном отрывке?	Представьте процесс перехода вещества из одного состояния в другое в виде логической цепочки, с опорой на текст.
	Какая температура установилась в декабре 1813 года?
Вельц И.А. “Иней”	Иней - одно из состояний воды. Какое?	Почему сильный мороз называется трескучим?
	Как образуется иней?
	Какой из вышеназванных процессов сопровождается выделением энергии?

Оптические явления. Геометрическая оптика

Задание. Прочитайте отрывок из рассказа С.Т. Аксакова “Очерк зимнего дня”. Внимательно вглядитесь в репродукцию картины. Ответьте на вопросы.

С.Т. Аксаков. Очерк зимнего дня В 1813 году с самого Николина дня установились трескучие декабрьские морозы, особенно с зимних поворотов, когда по народному выражению солнышко пошло на лето, а зима на мороз. Стужа росла с каждым днем, а 29 декабря ртуть застыла и опустилась в стеклянный шар... Великолепен был вид зимней природы. Мороз выжал влажность из древесных сучьев и стволов, и кусты и деревья, даже камыши и высокие травы опушились блестящим инеем, по которому безвредно скользили солнечные лучи, осыпая их только холодным блеском алмазных огней...	Вопросы уровень 1	Вопросы уровень 2
	Как вы понимаете слова автора “...с зимних поворотов, когда по народному выражению солнышко пошло на лето, а зима на мороз”?	В декабре солнечные лучи падают на поверхность земли под углом 12 О. Блестел бы иней так же ярко, если высота солнца над горизонтом была бы 50 О?
	О каком оптическом явлении говорит писатель, называя иней блестящим?
В.Н. Бакшеев “Иней”
	Объясните слова “холодный блеск алмазных огней” Вспомните поговорку, которая отражает эту ситуацию.	Определите угол между падающим и отражённым световыми лучами, если высота Солнца над горизонтом 12 О.
	Является ли алмаз источником света?

Механические явления. Законы сохранения в механике

К. Маковский “Дети, бегущие от грозы”		Вопросы уровень 1	Вопросы уровень 2
		Убегая от грозы, девочка посадила на спину сестрёнку. Как изменились сила тяжести и вес девочки?	Под действием какой силы прогибаются доски мостика? Какая возникает сила при деформации досок? Как направлены эти силы? Сделайте чертёж и покажите направление этих сил.
		Девочка, масса которой 40 кг., бежит вместе с сестрёнкой, массой 10 кг., со скоростью 2 м/с. Определите их кинетическую энергию.
		Определите потенциальную энергию девочки, массой 10 кг., сидящей за спиной сестрёнки на высоте 0,7 м.	Доски, по которым бегут дети, деформировались в 2 раза. Определите изменение потенциальной энергии упруго деформированных досок.
Неохотно и несмело Солнце смотрит на поля. Чу, за тучей прогремело, Принахмурилась земля. Вот пробилась из-за тучи Синей молнии струя - Пламень белый и летучий Окаймил ее края. Ф.И. Тютчев	Чу! за белой, дымной тучей Глухо прокатился гром; Небо молнией летучей Опоясалось кругом... Ф.И. Тютчев
		Определите время падения капель дождя, если грозовая туча плывёт на высоте 10 км.

Волновые явления. Звук

Задание. Рассмотрите картину К. Маковского “Дети, бегущие от грозы”. Прочтите стихи Ф.И. Тютчева. Ответьте на вопросы

К. Маковский “Дети, бегущие от грозы” "Дети, бегущие от грозы. 1872. Холст, масло. 167х102 см. Константин Егорович Маковский"		Вопросы уровень 1	Вопросы уровень 2
		Чу! за белой, дымной тучей Глухо прокатился гром; Небо молнией летучей Опоясалось кругом... Какие неточности, с точки зрения физики, вы видите в этих строчках?	Объясните, почему при близкой грозе слышен резкий оглушительный удар, а при далёкой - раскатистый гром?
		Объясните, почему сначала мы видим молнию, а потом слышим гром?
		Дети услышали раскаты грома через 10 секунд после вспышки молнии. Скорость звука в воздухе 340 м/с. Определите, на каком расстоянии произошел грозовой разряд?
Неохотно и несмело Солнце смотрит на поля. Чу, за тучей прогремело, Принахмурилась земля. Вот пробилась из-за тучи Синей молнии струя - Пламень белый и летучий Окаймил ее края. Ф.И. Тютчев	Чу! за белой, дымной тучей Глухо прокатился гром; Небо молнией летучей Опоясалось кругом... Ф.И. Тютчев

Акустический резонанс

Мы знаем, что резонансные явления – нарастание ампли­туды вынужденных колебаний системы – наступают тогда, когда частота вынуждающей силы совпадает с собственной частотой системы.

Все, кто когда-нибудь настраивал гитару, знает, что если две струны настроить «в унисон», т.е. на одинаковые частоты, то, возбудив колебания в одной струне, мы заставим звучать и другую, к которой вообще не прикасались.

Рис. 6.30

Другой пример акустического резонанса – камертон – это прибор для настройки музыкальных инструментов (рис. 6.30). Если по камертону ударить молоточком, он даст музыкальный звук строго определенной частоты. Но если поставить камертон на резонаторный ящик, открытый с одного конца, то громкость звучания резко увеличится… правда, только в том случае, если резонаторный ящик имеет «правильные» размеры. Колебания камертона вызывают вынужденные колебания воздуха в резонаторном ящике.

Читатель : Наверное, в ящике должна возникнуть стоячая волна, как на рис. 6.27,а. И если длина ящика равна l/4, то возникнет акустический резонанс.

СТОП! Решите самостоятельно: А24, А28, В26, В28, В30–В32.

Заметим, что резонанс возникает в случае совпадения частоты внешнего колебания с любой из собственных частот воздушного столба. Поэтому резонансный ящик можно было бы взять длиной l/4, 3l/4 или 5l/4 (см. рис. 6.27,б, в ).

Рис. 6.31

В подтверждении нашего утверждения рассмотрим следующий опыт. Возьмем высокий цилиндрический сосуд (высоты около 50 см) и заставим зву­чать над его отверстием камертон (рис. 6.31). Для опыта следует взять камертон с достаточно высокой частотой чтобы длина волны в воздухе была не слишком велика, например

n = 1000 Гц (l = 34 см).

Наливая в сосуд воду, мы услышим, что звук камертона при определенных уровнях воды значительно усиливается. Это как раз те уровни, при которых длина остающегося в сосуде воздушного столба равна нечетному числу четвертей длины волны (см. рис. 6.31). С частотой ка­мертона последовательно совпадают второй обертон воздушного столба (когда его длина составляет 5l/4), пер­вый обертон (при длине столба 3l/4) и основная частота (при длине стол­ба l/4).

Усиление звука при резонансе по­лучается потому, что сильные коле­бания воздуха на площади отверс­тия сосуда создают гораздо более сильную звуковую волну в окружаю­щем воздухе, чем колеблющиеся нож­ки самого камертона.

СТОП! Решите самостоятельно: А26, А27, В29, В33, В34, В35, С6.

Эффект Доплера

Читатель : Я наблюдал такое явление: когда ко мне приближался поезд, машинист подавал звуковой сигнал – сирену. У меня сложилось такое впечатление, что когда поезд проехал мимо и стал удаляться, высота звука как-будто понизилась . Другими словами, пока поезд приближался, он как бы «пищал», в когда удалялся – «гудел». Я вот до сих пор не понимаю: это действительно так или мне просто показалось?

Рис. 6.32

Назовем фронтом волны поверхность, до которой дошло возмущение от источника в данный момент времени. Например, фронтом волны от точечного источника будет сфера, в центре которой находится источник, при этом радиус сферы будет увеличиваться с такой скоростью, с которой распространяется волна в данной среде (рис. 6.32).

Пусть источник волн (звука) движется со скоростью υ < и , где и – скорость звука в данной фазе. Пусть в момент t = 0 источник звука находится в точке О . Точки О 1 , О 2 и О 3 дают положения источника в моменты t, 2t, 3t. Каждая из этих точек может рассматриваться как центр сферической волны, испускаемой источником в тот момент, когда он находится в этой точке. Так как и > υ , то фронт каждой последующей волны целиком лежит внутри фронта предыдущей (рис. 6.33).

то сферы на рис. 6.34 можно рассматривать как последовательные гребни волн, а расстояния между ними – как длину волны, излучаемой в соответствующем направлении. Видно, что длина волны, излучаемая по направлению движения источника, уменьшается, а в противоположном направлении увеличивается.

Пусть источник начинает очередной период излучения волны, находясь в точке О и, двигаясь в том же направлении, что и волна, заканчивает период, находясь в точке О 1 . В результате длина излучения волны l¢ оказывается меньше длины волны l, излученной неподвижным источником на величину Т :

l – l¢ = υТ . (1)

Поскольку l = иТ , то из (1) получим

иТ – l¢ = υТ Þ l¢ = иТ – υТ = Т (и – υ ).

Отсюда искомая частота равна

.

Читатель : Я думаю, что с частотой n¢, определенной формулой (6.19). Ведь если мы перейдем в систему отсчета, связанную с приемником, мы получим точно такую же ситуацию, как если бы источник приближался к неподвижному приемнику.

Автор : Не совсем так. Дело в том, что любой системе отсчета поверхности фронта волны в разные моменты времени в данном случае – это концентрические сферы (рис. 6.34), а в предыдущем случае – неконцентрические сферы. Поэтому ситуация уже другая. Длина волны источника l не изменится при движении приемника. Но изменится время, за которое приемник перемещается от одного гребня волны до другого, т.е. изменяется период колебаний. Для неподвижного приемника: Т = l/и , а для приемника, движущегося со скоростью υ , период равен

Запомним формулу:

Эффект изменения частоты звука при движении источника или приемника звука называется эффектом Доплера.

СТОП! Решите самостоятельно: С9, С10.

Задача 6.5. Катер движется навстречу плоской волне длиной l = 6,0 м и частотой n = 1,0 Гц. С какой частотой n¢ волны ударяются о катер, если его скорость υ = 2,0 м/с?

Максимумы волн (гребни) отстоят друг от друга на расстояние, равное длине волны l. Значит, время, через которое гребни волны будут налетать на катер, равно

Искомая частота

Ответ : Гц.

СТОП! Решите самостоятельно: В36, С8.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Задачи легкие

А1. По поверхности воды в озере волна распростра­няется со скоростью 6 м/с. Каковы период и частота колебаний бакена, если длина волны 3 м?

А2. Рыболов заметил, что за 10 с поплавок совершил на волнах 20 колебаний, а расстояние между сосед­ними горбами волны 1,2 м. Какова скорость распростра­нения волн?

А3. Частотный диапазон рояля от 90 до 9,0 кГц. Найти диапазон длин звуковых волн в воздухе.

А4 . Длина звуковой волны в воздухе для самого низкого мужского голоса достигает 4,3 м, а для самого высокого женского голоса – 25 см. Найти частоту коле­баний этих голосов.

А5. Скорость звука в воде 1450 м/с. На каком расстоянии находятся ближайшие точки, совершающие колебания в противоположных фазах, если частота колебаний равна 725 Гц?

А6. При полёте большинство насекомых издают звук. Чем он вызывается?

А7. Кто в полёте быстрее машет крыльями: муха, шмель или комар?

А8. Высота звука циркулярной пилы понижается, когда к пиле прижимают доску. Почему?

А9. Если мы смотрим издали на марширующих под духо­вой оркестр солдат, то нам кажется, что они идут не в такт с музыкой. Почему?

А10 . По звуку легко обнаружить в небе винтовой самолёт и трудно – реактивный. Почему?

А11 . Может ли звук сильного взрыва на Луне быть слышен на Земле?

А12 . Почему при близкой грозе слышен резкий оглушительный удар, а при далёкой – раскатистый гром?

А13 . Почему мы не слышим эхо в комнате?

А14. Может ли возникнуть эхо в степи?

А15. Почему в горах эхо многократное?

А16. Во время грозы человек услышал гром через 15 с после вспышки молнии. Как далеко от него произошел разряд?

А17 . Расстояние до преграды, отражающей звук, 68 м. Через сколько времени человек услышит эхо.

А18 . Эхо, вызванное ружейным выстрелом, дошло до стрелка через время t = 4,0 с после выстрела. На каком рас­стоянии s от стрелка находится преграда, от которой произошло отражение звука? Скорость звука в воздухе υ = 340 м/с.

А19. Два когерентных источника волн колеблются в одинаковых фазах. Каков результат интерференции на прямой, перпендикулярной середине отрезка, соединяюще­го источники? Каким будет результат интерференции, ес­ли источники колеблются в противофазах?

А20. Разность хода двух когерентных волн с одина­ковыми амплитудами равна 8 см, а длина волны 4 см. Каков результат интерференции?

А21. Разность хода двух когерентных волн с одинако­выми амплитудами колебаний равна 15 см, а длина вол­ны 10 см. Каков результат интерференции этих волн?

А22 . Расстояние между второй и шестой пучностями стоячей волны 20 см. Определить длину волны стоячей волны.

А23 . Для чего басовые струны обматывают металлической проволокой?

А24 . Как изменится частота камертона, если к концам его ножек прилепить по кусочку воска?

А25 . Узлы стоячей волны, создаваемой камертоном в воздухе, отстоят друг от друга на расстоянии l = 40,0 см. Найти частоту n колебаний камертона. Скорость звука в воздухе υ = 340 м/с.

А26 . Какой длины резонансный ящик нужен для камертона, имею­щего частоту 300 Гц?

А27 . Если дуть мимо отверстия дверного ключа, получается свист. Как определить частоту основного тона?

«Скорость распространения звука» - Скорость звука в различных средах, м/c (при t=20 С). Что называется чистым тоном? Именно поэтому гром сильно запаздывает после вспышки молнии. В стальном рельсе, например, звук распространяется со скоростью » 5000 м/с. Вывод: Наличие среды- необходимое условие распространения звука. Перечислите характеристики звука.

«Отражение звука эхо» - Отражение звука. Колонны сложены из очень пористого камня. Задача. Вопрос: Как удалось поправить дело? а) В Югославии одно из мест близ Куршумлии долгое время считалось дьявольским. В)ответ: в) Голиаф – самая крупная лягушка, обитающая в Камеруне (Африка). Цель урока. Закон отражения звука: угол падения равен углу отражения.

«Скорость звука в различных средах» - Расположим над сосудом под углом плотный картон или книгу. Создатели презентации: Базалий В., Васильев А., Малюта П. Наши задачи: Получить ответ, проведя исследование. Как зависит скорость звука от среды? Эксперимент. Проведём исследование. Заключение. Звук почти не слышен. Почему происходит усиление звука?

«Физика звука» - Формулировка проблемных вопросов. Методические задачи. Творческое название. Звук. Этапы и сроки проведения: Работа по группам способствует развитию коммуникативных навыков. Прочему вокруг нас существуют разнообразные звуки? Звуки - наши неизменные спутники. Данный проект охватывает тему «Механические волны.

«Звуковые волны физика 9 класс» - Творческое название. Развивающие: способствовать развитию мыслительной активности учащихся. Проблемный вопрос. Образовательные: актуализировать и расширить знания по разделу «Механические колебания и волны. Контрольно-коррекционный этап. Знакомятся с характеристикой звука – тембр, с неслышимыми звуками (инфразвуком и ультразвуком).

«Звук» - Э х о. Скорость звука в металлах, в стали - 5000 м/с. Самые сильные колебания будут наблюдаться на концах вилки. Такой способ определения расстояния до предметов используется в Эхолокация. Поддерживать устойчивый интерес к предмету. Распространение звука. Человек живёт в мире звуков. Скорость звука в воздухе - приблизительно 340 м/с.

Всего в теме 34 презентации