Задание №3 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы ответить на вопрос, разберём физические процессы, происходящие с музыкальным инструментом при резком изменении температуры.

1. Физическое явление: Все твёрдые тела (в том числе металлические или нейлоновые струны, а также деревянный корпус балалайки) обладают свойством изменять свои линейные размеры при изменении температуры. Это явление называется тепловым расширением (при нагревании) или тепловым сжатием (при охлаждении).

2. Применение к условию: Когда балалайку выносят из тёплого помещения на мороз, температура инструмента начинает понижаться. Согласно законам физики, при охлаждении расстояние между молекулами вещества уменьшается, что приводит к уменьшению длины струн и размеров корпуса.

3. Влияние на звук: Струны балалайки при охлаждении стремятся сократиться (сжаться). Поскольку они закреплены на колках и подставке, их натяжение значительно возрастает. Высота звука струнного инструмента напрямую зависит от силы натяжения струны: чем сильнее натянута струна, тем выше частота её колебаний и, следовательно, выше тон звучания. Из-за разницы в коэффициентах теплового расширения материалов струн и корпуса инструмент «расстраивается».

4. Анализ вариантов:
— Малая сжимаемость (вариант 1) относится к механическим свойствам при давлении, а не к изменению температуры.
— Тепловое равновесие (вариант 3) — это состояние, к которому стремится система, оно само по себе не объясняет механику изменения натяжения.
— Передача давления (вариант 4) характерна для жидкостей и газов (закон Паскаля) и не описывает изменение размеров тел при охлаждении.
Таким образом, основной причиной изменения звучания является именно тепловое сжатие материалов.

Ответ: 2

Источник: ФИПИ