Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать физическую природу молнии и грома, а также условия, при которых звук может распространяться в атмосфере.

1. Физическая природа явления. Молния — это мощный электрический разряд в атмосфере. Гром — это звуковая волна, возникающая из-за резкого расширения воздуха, разогретого каналом молнии. Свет и звук возникают одновременно, но свет распространяется со скоростью $c \approx 300\,000\,\text{км/с}$, а звук в воздухе — со скоростью $v \approx 340\,\text{м/с}$. Из-за огромной разницы в скоростях мы видим вспышку практически мгновенно, а звук доходит до нас с задержкой.

2. Расчёт расстояния. Если интервал времени между вспышкой и громом составляет $t = 90\,\text{с}$, то расстояние $S$ до места разряда можно вычислить по формуле:
$S = v \cdot t$.
Подставим значения:
$S = 340\,\text{м/с} \cdot 90\,\text{с} = 30\,600\,\text{м} = 30,6\,\text{км}$.

3. Затухание звука. Звуковая волна при движении в атмосфере постепенно поглощается и рассеивается. Энергия звука переходит во внутреннюю энергию воздуха. Практические наблюдения и акустические расчеты показывают, что раскаты грома слышны на расстоянии не более $15–20\,\text{км}$. На расстоянии около $30\,\text{км}$ звуковая волна затухает настолько, что человеческое ухо уже не способно её воспринять на фоне естественных шумов.

4. Вывод. Поскольку звук грома затухает раньше, чем успевает пройти расстояние в $30,6\,\text{км}$, человек не сможет услышать гром через $90\,\text{с}$ после вспышки молнии.

Ответ: Нет, не может. За это время звук должен был бы пройти расстояние около $30,6\,\text{км}$, однако на таком расстоянии звук грома полностью затухает и не воспринимается человеком.

Источник: ФИПИ