Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для ответа на вопрос задачи проанализируем ход лучей сейсмической волны на границе раздела двух сред (слоёв А и Б), изображённых на рисунке.

1. Физическое явление: При переходе волны из одной среды в другую наблюдается явление преломления. Согласно закону преломления волн, направление луча изменяется в зависимости от соотношения скоростей распространения волны в этих средах. Математически это выражается законом Снеллиуса: $\frac{\sin \alpha}{\sin \beta} = \frac{v_1}{v_2}$, где $\alpha$ — угол падения, $\beta$ — угол преломления, $v_1$ и $v_2$ — скорости волны в первой и второй средах соответственно.

2. Анализ хода лучей: Рассмотрим луч, идущий из очага землетрясения (слой А) в слой Б (например, в нижней части рисунка). Проведём перпендикуляр к границе раздела сред в точке падения луча. Мы видим, что преломлённый луч в слое Б отклоняется от перпендикуляра, то есть угол преломления $\beta$ больше угла падения $\alpha$ ($\beta > \alpha$).

3. Связь со скоростью: Так как $\sin \beta > \sin \alpha$, то из закона преломления следует, что скорость волны в слое Б больше, чем в слое А ($v_Б > v_А$).

4. Связь с плотностью: Сейсмические волны — это механические волны, распространяющиеся в земной коре. Скорость распространения механических волн в твердых телах (горных породах) напрямую зависит от их упругих свойств и плотности. Как правило, с увеличением глубины залегания слоёв плотность пород и их упругость возрастают, что приводит к увеличению скорости сейсмических волн. Поскольку слой Б находится глубже (нижняя часть рисунка) и скорость волны в нём выше, можно сделать вывод, что он обладает большей плотностью и упругостью по сравнению со слоем А.

Вывод: Слой Б имеет большую плотность, так как при переходе из слоя А в слой Б волна преломляется таким образом, что угол преломления больше угла падения, что свидетельствует о большей скорости волны в слое Б.

Ответ: Слой Б.

Источник: ФИПИ