الوحدة الأولى

الموجات  [ الحركة الموجية ]  [ الصوت ] [ الضوء ]

الفصل الأول : الحركة الموجية  [ Wave Motion  ]

الموجة : هي اضطراب منتشر يقوم بنقل الطاقة في اتجاه انتشاره

أو :: هي اضطراب يحدث وينتقل وينقل الطاقة من نقطة إلى أخرى في اتجاه حركتها

أمثلة لبعض الموجات  [ 1 - موجات الماء      2 - موجات الصوت  ]

1 موجات الماء
  عند القاء حصاة صغيرة في ماء ساكن يكون مكان التصادم مصدرا لاضطراب ينتشر فوق سطح الماء على هيئة دوائر منتظمة مركزها موضع السقوط

 

by : emad@deyaa.org

الاستكشاف عبر الانترنت

طبيعة الموجات

 

 

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

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 

أمثلة لمصادر تهتز

البندول البسيط - الشوكة الرنانة  - الوتر المهتز - ثقل معلق في ملف زنبركي

        

الحركة الموجية ( الاهتزازية )

هي الحركة الدورية التي يصنعها الجسم المهتز على جانبي موضع سكونه أو اتزانه الأصلي مثل حركة البندول البسيط حيث تتكرر حركته علي فترات زمنية متساوية

 

مصطلحات الحركة الاهتزازية

1 -  الإزاحة

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

2 - 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

3 - 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

4 - الزمن الدوري Periodic Time

هو الزمن الذي يستغرقه الجسم المهتز في عمل اهتزازه كاملة

5 - 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

من مميزات الحركة الاهتزاية وجود قوة الارجاع التي تعيد الجسم المهتز الى موضع السكون

مصطلحات

من أنواع الحركة الاهتزازية

البندول البسيط

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

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
ملحوظة  : هذا النوع من الحركة الاهتزازية يسمى الخركة التوافقية البسيطة حيث تمثل أبسط أنواع الحركات وتمثل بمنحنى جيبي

·      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


نوعا الموجات

الموجات الطولية

الموجات الطولية

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

   

لتوضيح الحركة التوافقية البسيطة لموجة طولية  نجهز ثقل كما بالشكل [ ثقل  يتحرك على مستوى أفقي أملس يتصل بزنبرك مثبت في قائم رأسي ]

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


ثانيا الموجات المستعرضة

الموجات المستعرضة : هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من قمم وقيعان

 

تجربة لتوضيح إنتشار الموحات المستعرضة في وتر مشدود

1 - نثبت أحد طرفي سلك في حائط رأسي ونمسك الطرف الثاني للحبل باليد ونشد الحبل

2 - نحرك اليد رأسيا الى أعلى لعمل نبضة إلى أعلى ثم نحرك اليد لأسفل لعمل نبضة لأسفل

3 - تنتشر على طول الحبل نبضة إلى أعلى ونبضة الى أسفل في شكل موجة تسمى الموجة المسافرة

 

 

تجربة توضح الموجات المستعرضة

1 - نثبت كتلة m  في الطرف السفلي لسلك زنبركي معلق رأسيا كما في الشكل أعلاه ونثبت في الكتلة طرف خيط مشدود أفقيا

2 - نثبت طرف الحبل الآخر في حائط رأسي

3 - نجذب الكتلة لأسفل فتحدث حركة توافقية بسيطة في الاتجاه الرأسي فيتحرك طرف الحبل المثبت بها بنفس الحركة

4 - تنتقل الحركة الى جميع أجزاء الحبل فتتحرك حركة توافقية بسيطة في اتجاه رأسي وتنتقل الحركة على طول الحبل على هيئة موجة  مكونة من قمم وقيعان

5 - تكون الموجات متواصلة [ قطار من الموجات ] تسير دون إعاقة وتسمى موجات مرتحلة

ملاحظات

1 -تتناسب متوسط طاقة الحركة لجسيم يتحرك حركة اهتزازية تناسبا طرديا مع مربع سعة الاهتزاز
2 - الشعل الذي يبذله مولد الذبذبات على الوتر ينتقل على طوله على هيئة طاقة وضع وطاقة حركة عبر أجزاء الوتر التي تهتز صعودا وهبوطا لتكون قمم وقيعان
3 - لكي يولد المصدر موجات متواصلة يجب أن يمد بالطاقة بنفس المعدل الذي تنتقل به الحركة الموجية لذلك تكون الموجات الحادثة متشابهة



 التالي  1  2  3  4  5  6  7 
[ المنشور  ] [ مسائل محلولة على الفصل الأول ]  [ انتظروا كتاب كيف تحل مسائل الفيزياء ]

لقد إطلع على هذا المحتوى 

Counter   ]

المدرس العربي                     by : emad@deyaa.org 

مدرس الفيزياء