ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Колебания. Задача 6.20

[Александр Сакович]

6.20 (7.28). На демонстрационном столе в кабинете физики стоят камертон на 440 Гц и аквариум с водой. Учитель ударяет молоточком по ножке камертона.

Как изменятся период колебаний и длина волны при переходе звука из воздуха в воду?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится, 2) уменьшится, 3) не изменится.
Запишите в таблицу вы бранные цифры для каждой физической величины.
Цифры в ответе могут повторяться.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

[Александр Сакович]

Теория. 1) Звук — это механическая волна, скорость υ распространения которых зависит от плотности среды: чем больше плотность — тем скорость распространения механических волн в ней выше.
2) При переходе волны из одной среды в другую её частота ν и период T не изменяются.

Анализ условия. 1) По условию звук частотой 440 Гц переходит из воздуха в воду. Плотность воды больше, чем у воздуха, поэтому плотность ρ среды увеличивается.
Определим, как изменятся период T колебаний и длина волны λ при её переходе из одной среды в другую.

Решение. 1) Определим, как изменится период T колебаний звуковой волны при её переходе из одной среды в другую.
Период T колебаний звуковой волны при её переходе в другую среду не изменится (см. теорию пункт 2).
Это соответствует изменению № 3.

2) Определим, как изменится длина звуковой волны λ при её переходе из одной среды в другую.
Длина волны равна
\[\lambda =\upsilon \cdot T.\]
Период T колебаний звуковой волны при её переходе в другую среду не изменится (см. теорию пункт 2). По условию плотность ρ среды увеличивается (см. анализ условия), следовательно, скорость υ звуковой волны при переходе так же увеличится (см. теорию пункт 1). Тогда из полученного уравнения следует, что длина звуковой волны λ увеличится.
Это соответствует изменению № 1.
Ответ: 31.