شرح الوحدة الاولى الامواج

[الاستاذ محمد الطنطاوى]

الوحدة الأولى
الموجات [ الحركة الموجية ] [ الصوت ] [ الضوء ]

الموجة : هي اضطراب منتشر يقوم بنقل الطاقة في اتجاه انتشاره
أو :: هي اضطراب يحدث وينتقل وينقل الطاقة من نقطة إلى أخرى في اتجاه حركتها
أنواع الحركة الموجية

1. الحركة الموجية الميكانيكية : هي الحركة الموجية التي يلزمها وسط مادي ( هواء – ماء- حبل ) يحمل الاهتزاز وتنشأ عن مصدر مهتز أو متذبذب وتصنف إلى
موجات مستعرضة Transverse Waves
موجات طولية Longitudinal Waves
موجات سطحية Surface Waves

الاستكشاف عبر الانترنت

طبيعة الموجات

2 - الحركة الموجية الكهرومغناطيسية : هي الحركة التي لا تحتاج إلى وسط مادي لكي

تنتشر بل يمكنها الانتشار في الفراغ وتنشأ من اهتزاز مجالات كهربائية ومغناطيسية
من أمثلتها ( موجات الراديو – الضوء – أشعة جاما )

3 – الحركة الموجية المادية : Matter Waves ( أمواج دي برولي ) هي الموجات

المصاحبة لحركة الجسيمات المادية ( الإلكترونات )

وجه المقارنة

الموجات المستعرضة

الموجات الطولية

التعريف

هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجة وتتكون من قمم وقيعان
هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه موازي لاتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من تضاغطات وتخلخلات

أمثلة

الموجات عبر الأوتار المهتزة عرضيا

الموجات التضاغطية في النابض الحلزوني

الموجات الصوتية في الهواء

الموجات الميكانيكية Mechanical Wave

الموجات الميكانيكية هي الموجات التي تتطلب وسط مادي تنتشر فيه مثل موجات الماء وموجات الصوت والموجات في الأوتار المهتزة

شروط الموجات الميكانيكية
1 - وجود مصدر اهتزاز أو متذبذب [ بندول الساعة ( البندول البسيط ) - شوكة رنانة مهتزة - وتر مهتز - ثقل معلق في ملف زنبركي أثناء اهتزازه ]
2 - حدوث نوع من الاضطراب ينتقل من المصدر إلى الوسط
3 - وجود وسط مادي مرن ينتقل خلاله هذا الاضطراب
كيفية انتقال الموجات الميكانيكية
عندما يهتز المصدر بكيفية معينة تهتز أجزاء الوسط المحيط به بنفس الكيفية فينتقل هذا الاهتزاز من نقطة الى أخرى في الوسط بانتظام على هيئة حركة موجية
مصطلحات الحركة الاهتزازية
الإزاحة

هي بعد الجسم في أي لحظة عن موضع سكونه أو اتزانه الأصلي سعة الاهتزازة Amplitude

هي أقصى إزاحة للجسم المهتز عن موضع سكونه أو هي المسافة بين نقطتين في مسار حركة الجسم تكون سرعته في إحداهما أقصاها وفي الأخرى منعدمة الاهتزازة الكاملة Complete Oscillation

هي الحركة التي يعملها الجسم المهتز في الفترة الزمنية التي تمضي بين مروره بنقطة واحدة في مسار حركته مرتين متتاليتين في اتجاه واحد الزمن الدوري Periodic Time

هو الزمن الذي يستغرقه الجسم المهتز في عمل اهتزازه كاملة التردد Frequency

هو عدد الاهتزازات الكاملة التي يحدثها الجسم المهتز في الثانية الواحدة

التردد = 1 / الزمن الدوري

معنى ذلك أن التردد × الزمن الدوري = 1

الاهتزازات والحركة التوافقية البسيطة
من أنواع الحركة
الحركة الدورية
هي الحركة التي تتكرر بكيفية واحدة في فترات زمنية متساوية
ومن أمثلة الحركة الدورية ــــــــــ الحركة الاهتزازية
الحركة الاهتزازية
هي حركة دورية يهتز فيها الجسم إلى جانبي موضع استقراره بالتناوب
بحيث يكون زمن الحركة إلى أحد الجانبين مساويا زمن الحركة إلى الجانب الآخر

مصطلحات

من أنواع الحركة الاهتزازية
البندول البسيط و حركة جسم تحت تأثير نابض
البندول البسيط :: ثقل أو كرة مرتبطة بخيط مهمل الوزن وغير قابل للتمدد والكرة قابلة للاهتزاز
عندما تكون كرة البندول في وضع الاستقرار
ساكنة تكون محصلة القوى المؤثرة عليها = صفرا حيث أن قوة شد الخيط إلى أعلى تساوي وزن الكرة إلى أسفل وبما أن القوتين متساويتان في المقدار ومتضادتان في الاتجاه وخط عملهما على استقامة واحدة إذا المحصلة = صفرا حركة جسم تحت تأثير نابض بما أن الجسم موضوع على سطح أفقي أملس إذا قوى الاحتكاك مهملة وعندما يكون الجسم في موضع الاستقرار يكون الوزن إلى أسفل = رد الفعل إلى أعلى
بشرط أن يكون النابض غير منضغط أو مشدود
موقع الاتزان : هو الموقع الذي يهتز حوله الجسم وتكون فيه قوة الإرجاع تساوى صفرا

· دراسة حركة كرة البندول في مراحلها المختلفة :

لإبعاد كرة البندول عن موقع الاتزان يلزم إعطاؤها طاقة حركة إذا نرفع الكرة إلى أعلى جهة اليمين ثم نتركها تتحرك بحرية
الملاحظة

تتحرك الكرة من A O B
دورة كـــــــــــــــــــــــــــــــاملة

البندول البسيط
البندول النابض
مسائل على الحركة الاهتزازية

الموجات الطولية

الموجات الطولية
هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من تضاغطات وتخلخلات

تجربة لبيان الموجات الطولية
نأخذ سلك مرن زنبركي معلق أفقيا ومثبت من أحد طرفيه والطرف الآخر يتصل بمولد ذبذبات مثل فرع شوكة رنانة فتنتقل على طول السلك الموجات على هيئة تضاغطات وتخلخلات
أولا : انتقال موجات التضاغط Compression
عند تحرك المصدر المهتز يضغط على السلك فتقترب اللفة الأولى من الثانية والثانية من الثالثة وهكذا أي يحدث تضاغط وينتقل عبر الملف حتى نهايته
ثانيا : انتقال موجات التخلخل
عند تحرك المصدر المهتز لليسار تبتعد اللفة الأولى عن الثانية ثم الثالثة وهكذا أي يحدث تخلخل ينتقل عبر الملف حتى نهايته
ومع استمرار المصدر تسري في الملف نبضات متتالية متلاحقة من التضاغطات والتخلخلات ويسمى هذا الاضطراب بالموجات الطولية
التضاغط : هو تقارب جزيئات الوسط معا
التخلخل : هو تباعد جزيئات الوسط عن بعضها
طول الموجة الطولية هو المسافة بين مركزي تخلخلين متتاليين أو مركزي تضاغطين متتاليين
الموجات المستعرضة : هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من قمم وقيعان

[الاستاذ محمد الطنطاوى]

الحركة الموجية 2

الموجات المسافرة ( الجارية ) هي الموجات التي تنتشر دون إعاقة ويسببها مصدر يتحرك حركة اهتزازية
أو هي الموجات التي يتم فيها انتقال الطور بسرعة محددة

القمة : Crest هي أعلى نقطة يصل إليها الاضطراب الموجي أو هي النهاية العظمى للإزاحة لجزيئات الوسط في الاتجاه الموجب
القاع : Trough هي أسفل نقطة يصل إليها الاضطراب الموجي أو هي النهاية العظمى للإزاحة لجزيئات الوسط في الاتجاه السالب
في الموجة المسافرة تهتز جزيئات الوسط حول مواقع اتزانها ولكن لا تنتقل مع الطور أو مع الطاقة التي تنقلها الموجات
1- الطول الموجي
في الموجات المستعرضة :
هو المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين أو أي نقطتين متتاليتين لهما نفس الطور
أو هو أقصر بعد بين نقطتين متطاورتين
في الموجات الطولية :
هو المسافة بين مركزي تضاغطين متتاليين أو مركزي تخلخلين متتاليين أو أي نقطتين متتاليتين لهما نفس الطور
أو هو أقصر مسافة بين مركزي تكثفين أو تخلخلين متجاورين

التردد f
التردد هو عدد الاهتزازات الكاملة التي يحدثها المصدر في الثانية
أو هو عدد الأمواج التي تمر بنقطة معينة في مسار الحركة الموجية في الثانية الواحدة
ماذا نعني بان تردد شوكة رنانة 200 هيرتز ؟
المعنى أنه يصدر عن هذه الشوكة 200 موجة في الثانية الواحدة تنتشر في الوسط المحيط

السرعة v
هى المسافة التي تقطعها الموجة في وحدة الزمن
عرف الموجة المسافرة
ما المقصود بأن طول موجة مستعرضة = 10 cm
سؤال من امتحان الدور الأول 98/99 م ـ عمان ـ = أكمل : شوكة رنانة ترددها 250 هيرتز . عند طرقها تنتشر في الهواء موجات صوتية عددها في الثانية الواحدة يساوي --
إذا كان الزمن الذي يمضي منذ مرور القمة الأولى والقمة العاشرة بنقطة في مسار حركة موجية يساوي ( 0.2 ) ثانية فأن تردد المصدر بالهيرتز يساوي ..---------

إيجاد العلاقة بين سرعة انتشار الموجة وترددها وسرعة انتشارها
بما أن السرعة = المسافة / الزمن
بما أن قمة الموجة تقطع مسافة =الطول الموجي خلال زمن يساوي الزمن الدوري

ملاحظات هامة
1- سرعة انتشار الموجات في الوسط الايزوتروبي ثابتة
2- سرعة الموجة تتحدد فقط بخواص الوسط الفيزيائية وحالته لذلك تنتشر الموجات الميكانيكية ذات التردد المختلف في الوسط المعين بسرعة واحدة ( بشرط أن لا يكون الاختلاف في التردد كبيرا جدا )
3- إذا كان لدينا موجتان متساويتان في السرعة يكون التناسب بين التردد والطول الموجي عكسيا
4- اذا رسمنا العلاقة بين و نحصل على خط مستقيم مائل يمر بنقطة الأصل وميله يساوي السرعة
5- عند انتقال الموجات من وسط إلى آخر يبقى التردد ثابتا والزمن الدوري بينما يتغير الطول الموجي والسرعة بتناسب طردي
6- العلاقة بين الطول الموجي وسرعة انتشار الموجات عند ثبوت التردد علاقة طردية
7- إذا رسمنا العلاقة بين السرعة والطول الموجي نحصل على خط مستقيم يمر بنقطة الأصل وميله يساوي التردد
8- سرعة انتشار الأمواج المستعرضة في وتر ( حبل ) تعين من العلاقة الآتية حيث قوة الشد في الحبل كتلة وحدة الأطوال من السلك
سؤال من امتحان 99/2000 الدور الأول عمان ::
العلاقة بين طول الموجة والتردد للموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ يمثلها الشكل

عدد العوامل التي تتوقف عليها سرعة انتشار الأمواج المستعرضة في وتر ؟
لإيجاد عدد الموجات
عدد الموجات = التردد × الزمن الكلي
عدد الموجات = المسافة الكلية / طول الموجة الواحدة

تطبيقات رياضية

- احسب عدد لموجات التي تحدثها شوكة رنانة لتصل إلى شخص يبعد عنها 90 مترا علما بأن تردد الشوكة 640 هيرتز وسرعة الصوت في الهواء m/s 320
المعطيات X= 90 m f= 640 Hz v= 320 m/s

- نقطتان س ، ص المسافة بينهما 600 مترا تتحرك موجات مسافرة بينهما بسرعة 300 m/s وتردد 1000 Hz احسب عدد الموجات الموجودة في المسافة س ص بعد مضي ثانيتين ؟

الحـــــــــــــل

المعطيات X = 600m f= 1000 Hz v= 300 m/s t = 2 s

حل آخـــــــر
4- تنتشر موجات ترددها 20 هيرتز على امتداد حبل إذا كانت المسافة بين قمة وقاع متتاليين 1.5 مترا ، احسب سرعة انتشار الموجات في الحبل ؟
مصدر تردده 500 Hz يصدر موجات بطول موجي 0.2 m احسب الزمن الذي تحتاجه هذه الموجات لتقطع مسافة 300 مترا ؟

المعطــــــــيات لمدا= f= 500 Hz X=300m t=?? m 0.2
500x0.2=100 m/s= الطول الموجي × التردد = السرعة
t=X/v=300/100=3s

علل إذا زادت قوة شد الحبل إلى أربعة أمثال قيمتها مع- ثبات كتلة وحدة الأطوال – فان سرعة انتشار الموجة في الحبل تزداد إلى ضعف قيمتها فقط ؟

[mawkly9090]

نشكررررركممممم على هذا الامجهود

[جى جى نصر]

جزاك الله خيرا

[المســ نور ــتقبل]

بجد شرح يجنن

[أو تووو]

شكرااا جزيلااا

[mehamdkoura]

جزاك الله خيراااااااا