ИТОГИ ГЛАВЫ ОБСУДИМ? Иван и Пётр прочитали научную статью в книге Л. В. Тарасова «Физика в природе». В книге автор прово- дил аналогию между явлением оптической рефракции - искривлением световых лучей в оптически неоднородной среде — и явлением акустической рефракции. Ребят за- интересовало, где в повседневной жизни они могут услы- шать подтверждение этого факта. Иван предположил, что именно из-за этого эффекта плохо слышно, когда че- ловек кричит против ветра. В подтверждение своих слов он из этой книги привёл следующие данные: 1. Скорость звука в воздухе при температуре 0 °С — 330 м/с. 2. При температуре -30 °С скорость звука 312 м/с. 3. При температуре 30 °С эта скорость уже составляет 350 м/с. Прав ли Иван? Действительно ли явление рефракции в воздухе влияет на слышимость в приведённом опыте? Напишите развёрнутые рассуждения, опираясь на при- ведённые научные данные. Пётр не согласился с Иваном и привёл другие данные из этой же книги: скорость звука в воздухе при темпера- туре 15 °С составляет 340 м/с, а скорость ветра обычно не превышает 10—15 м/с. Что мог предполагать Пётр для объяснения плохой слышимости при сильном ветре? Приведите свои рассуждения по этому эффекту.

Разберем вопросы, предложенные в тексте.

1. Прав ли Иван? Действительно ли явление рефракции в воздухе влияет на слышимость в приведённом опыте? Напишите развёрнутые рассуждения, опираясь на приведённые научные данные.

   Иван прав в том, что условия распространения звука в воздухе могут влиять на слышимость. Явление рефракции звука действительно существует и заключается в изменении направления распространения звуковой волны из-за неоднородности среды. Неоднородность может быть вызвана изменением температуры, влажности или плотности воздуха.

   В данном опыте, когда человек кричит против ветра, возникает ситуация, когда скорость ветра у поверхности земли меньше, чем на некоторой высоте. Это приводит к тому, что звуковые волны, распространяющиеся вверх, отклоняются в сторону, противоположную направлению ветра. В результате, звук "огибает" человека, находящегося против ветра, и ему становится хуже слышно.

   Приведённые Иваном данные о скорости звука при разных температурах подтверждают, что температура влияет на распространение звука. Однако, в данном случае, изменение температуры не является основной причиной ухудшения слышимости, а скорее дополнительным фактором.

2. Что мог предполагать Пётр для объяснения плохой слышимости при сильном ветре? Приведите свои рассуждения по этому эффекту.

   Пётр мог предполагать, что ветер создает шумовой фон, который маскирует полезный сигнал (крик человека). Шум ветра может быть достаточно сильным, чтобы заглушить крик, особенно если человек находится на значительном расстоянии.

   Кроме того, ветер может создавать турбулентность в воздухе, что приводит к рассеиванию звуковой волны. В результате, до слушателя доходит только часть энергии звука, что также ухудшает слышимость.

   Данные, приведённые Петром о скорости звука при 15 °С (340 м/с) и скорости ветра (10-15 м/с), показывают, что скорость ветра значительно меньше скорости звука. Это означает, что ветер не может существенно изменить направление распространения звука, как это происходит при рефракции. Скорее, ветер играет роль шумового фона и фактора, вызывающего турбулентность воздуха.

Ответ: Иван прав насчет влияния условий распространения звука, но основная причина плохой слышимости при сильном ветре - это шумовой фон и турбулентность, создаваемые ветром.