[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
الدرس الثانى الحركة الموجية
■ أولا ً : الموجة ودورها فى نقل الطاقة
1) الموجة : [ الإضطراب الذى ينتقل ويقوم بنقل الطاقة فى إتجاه إنتشاره ]
لمعرفة دور الموجات فى نقل الطاقة : نجرى النشاط التالى :
■■ ضع قطع الدمينو على هيئة صف بحيث تكون المسافات متساوية كما بالشكل
نلاحظ : 1- عند دفع أول قطعة تنتقل الطاقة إلى القطعة الثانية ثم الثالثة وهكذا ......
2- لا تترك قطع الدومينو مواضعها بالصف
■ الإستنتاج : الإضطراب الذى ينتقل ويقوم بنقل الطاقة فى إتجاه إنتشاره ويعرف بالموجة .
■ ثانياً : مفهوم الحركة الموجية
الحركة الموجية : [ الحركة الناشئة عن إهتزازة دقائق الوسط فى لحظة ما وبإتجاه معين ]
نشاط :
الخطوات :-
أ- ثبت الأنبوبة أفقياً كما بالشكل
ب- ضع أمام إحدى فوهتيهما شمعة مشتعلة وأمام الفوهة الأخرى عود بخور
أطرق الشوكة الرنانة وقربها من عود البخور
نلاحظ : إهتزاز لهب الشمعة
التفسير :
1- موجات الصوت الصادرة من الشوكة الرنانة موجات طولية
2- تهتز جزيئات الهواء وتنقل حركة الموجات الصوتية من أماكنها بما تحمله من طاقة إلى لهب الشمعة
3- لا تنتقل دقائق الوسط ( جزيئات الهواء ) من أماكنها أثناء قيامها بنقل الموجات الصوتية
4- موجات الصوت تنتقل على شكل نبضات من التضاغطات و التخلخلات
الإستنتاج : الحركة الناشئة عن إهتزاز دقائق الوسط فى لحظة ما وبإتجاه معين تعرف بالحركة الموجية .
■ ثالثاً : أنواع الموجات
تصنف الموجات تبعاً لقدرتها على الإنتشار ونقل الطاقة
موجات ميكانيكية موجات كهرومغناطيسية
قارن بين الموجات الميكانيكية والكهرومغناطيسية ؟
أمواج ميكانيكية أمواج كهرومغناطيسية
تحتاج إلى وسط مادى لإنتشارها
لا تنتشر فى الفراغ
تسير بسرعات مختلفة (صغيرة)
أمواج مستعرضة مثل ( موجات الماء )
أمواج طولية مثل ( موجات الصوت ) ■■ لا يحتاج إلى وسط مادى لإنتشارها
■■ يمكنها الإنتشار فى الفراغ
■■ تسير بسرعة الضوء فى الفراغ = 3 Χ 10 8 م / ث
■■ كلها أمواج مستعرضة فقط مثل أمواج الضوء والراديو و الأشعة السينية
تصنف الموجات تبعاً لإهتزاز دقائق الوسط بالنسبة لإتجاه إنتشارها
موجات طولية موجات مستعرضة
للمقارنة بين الموجات المستعرضة والطولية نجرى النشاط التالى :
الخطوات :-
أ- ثبت طرف الملف الزنبركى فى حائل بواسطة مسمار التثبيت
ب-أربط الشريط الملون فى منتصف الملف الزنبركى
ج- حرك الملف لأعلى و لأسفل أو يساراً عمودياً على محور الملف ( شكل 1)
الملاحظة : تعلو تهبط الحلقات مكونة قمم وقيعان على الترتيب
الإستنتاج: الإضطراب الذى تهتز فيه جزيئات الوسط عمودياً على
إتجاه إنتشار الموجة يعرف ( بالموجة المستعرضة )
4- عند دفع وجذب حلقات طرف الملف . ( شكل 2)
الملاحظة : تتقارب وتتباعد الحلقات مكونة تضاغطات وتخلخلات على الترتيب
الإستنتاج : الإضطراب الذى تهتز فيه جزيئات الوسط فى نفس خط إنتشار الموجة يعرف ( الموجة الطولية )
لاحظ أن ( أثناء إنتشار الموجة لا تنتقل جزيئات الوسط من أماكنها ولكنها تهتز حول مواضع سكونها )
س) مما تتكون الموجة المستعرضة ؟
ج : تتكون من قمم وقيعان :
القمة : هى أقصى إزاحة لجزيئات الوسط لأعلى ( أعلى نقطة )
القاع : هو أقصى إزاحة لجزيئات الوسط لإسفل ( أقل نقطة )
الطول الموجى (ل) لموجة مستعرضة ( المسافة بين قمتين متتاليتين أو بين قاعيين متتاليين )
س ) ما تتكون الموجة الطولية ؟
ج: من تضاغطات وتخلخلات :
التضاغط : مناطق ترتفع فيها كثافة وضغط الموجة الطولية .
التخلخل : مناطق تقل فيها كثافة وضغط الموجة الطولية .
الطول الموجى (ل) للموجة الطولية ( المسافة بين مركزى تضاغطين وتخلخلين متتالين أو مركزى تخلخلين متتاليين )
س ) قارن بين الموجات المستعرضة و الموجات الطولية ؟
الأمواج المستعرضة الأمواج الطولية
إضطراب تهتز فيه جزيئات الوسط عمودياً على إتجاه إنتشار الموجة .
تتكون من قمم وقيعان .
الطول الموجى المسافة بين قمتين متتاليتين أو بين قاعيين متتاليين . إضطراب تهتز فيه جزيئات الوسط فى نفس خط إتجاه إنتشار الموجة .
تتكون من تضاغطات وتخلخلات .
المسافة بين مركزى تضاغطين وتخلخلين متتالين أو مركزى تخلخلين متتاليين .
علل : أمواج الراديو أمواج كهرومغناطيسية ؟
ﺠ : لأنها تحتاج إلى وسط مادى لإنتشارها ولذلك يمكنها الإنتشار فى الفراغ .
علل : عدم سماع صوت الإنفجارات الشمسية فى حين أنك ترى الضوء الصادر عنها ؟
ﺠ : لأن الصوت من الأمواج الميكانيكية التى تحتاج إلى وسط مادى لإنتشارها ونرى الضوء لأنه من الأمواج الكهرومغناطيسية التى تنتقل فى الفراغ وفى الأوساط المادية .
س ) سماع صوت الرعد بعد رؤية البرق رغم حدوثها فى وقت واحد ؟
ﺠ : لأن البرق موجات كهرومغناطيسية تسير فى الفضاء بسرعة (3 Χ 10 8 ) م/ث أما الرعد موجات ميكانيكية سرعتها أقل من سرعة الضوء .
س ) ما معنى أن الطول الموجى لموجة مستعرضة 0.2 متر ؟
ﺠ : المسافة بين قمتين متتاليين أو قاعين متتاليين فى هذه الموجة = 0.2 متر
س ) ما معنى أن الطول الموجى لموجة طولية 0.5 متر ؟
ﺠ : المسافة بين مركزى تضاغطين أو تخلخلين متتاليين فى هذه الموجة = 0.5 متر
س ) علل : تفتت صخور الشواطىء بفعل أمواج الماء ( البحار )
ﺠ : لأنها الأمواج تنتشر بإتجاه معين وبسرعة معينة حاملة معها طاقة الموجة نحو الشاطىء فتفتت الصخور .
س ) ماذا تعرف عن حمامات العلاج الطبيعى ؟
■■ أحواض يتحرك فيها الماء على شكل امواج دائرية
■■ يستخدم ماء دافىء [ فى عمليات فك التشنجات العضلية ] ويستخدم ماء بارد [ فى فك التشنجات العصبية ]
هل تعلم : الموجات الكهرومغناطيسية من الموجات المستعرضة التى يمكنها الإنتشار فى الفراغ ؟ علل ؟
ﺠ : لتكونها من مجال كهربى مغناطيسيى متعامدة على بعضها
وعلى إتجاه إنتشارها كما بالشكل
■ رابعا ً : مفاهيم مرتبطة بالحركة الموجية
من المفاهيم المعبرة عن خصائص الحركة الموجية :
1) طول الموجة 2) سعة الموجة 3) سرعة الموجة 4) تردد الموجة
طول الموجة (ل) لموجة مستعرضة : المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين
■■ يعبر عن الطول الموجى بالرمز (ل) 1. المللى متر = 1 Χ10- 3
■■ وحدة قياس الطول الموجى ( المتر ) (م) أو أجزاءه 2. ميكرومتر = 1 Χ10- 6
3 . التانومتر = 1 Χ 10- 9
سعة الموجة : أقصى إزاحة تصل إليها جزيئات الوسط المادى بعيداً عن موضع سكونها .
تدريب : قارن بين مقدار سعة الإهتزازة لكل من الموجتان س ، ص فى الشكل
سرعة الموجة (ع) : المسافة التى تقطعها الموجة بالمتر فى الثانية الواحدة
سرعة الموجة (ع) = المسافة التى تقطعها الموجة بالمتر (ف)
الزمن بالثانية (ز)
وحدة قياس السرعة (م/ث)
1- سرعة الموجة الثابتة فى الوسط الواحد
2- سرعة الموجة تختلف فى الأوساط المختلفة
3- سرعة أمواج الصوت : فى الهواء = 340 م/ث وفى الخشب = 1850 م/ث وفى الماء =
1500 م/ث
4- سرعة الموجة تمثل سرعة إنتقال الطاقة التى تحملها الموجة
■■ أعلم أن :
أمواج المد البحرى المدمرة ( تسونامى ) طولها الموجى يصل إلى 200كم وسعة الموجة = 30متر وسرعتها حوالى 800 كم / ساعة .
تردد الموجة (ت) : عدد الموجات التى يحدثها الجسم المهتز فى الثانية الواحدة .
علل : يتحطم الكوب الزجاجي عندما يتفق تردده مع تردد مصدر صوتى قريب منه ؟
ج ) لزيادة سعة إهتزاز الكوب بشكل كبير ( تعرف هذه الظاهرة بالرنين )
ظاهرة الرنين : هى إتفاق التردد الطبيعى لجسم مع تردد مصدر صوتى قريب منه
■ خامسا ً : قانون إنتشار الأمواج
المسافة التى تقطعها الموجة فى الثانية الواحدة = عدد الأهتزازات الكاملة فى الثانية الواحدة Χ الطول الموجى للإهتزازة الكاملة
سرعة إنتشار الموجة = التردد Χ الطول الموجى ((رسم ))
(ع) (ت) Χ (ل)
قانون إنتشار الأمواج
ع = ت Χ ل
ع ( م/ث) ، ت (هيرتز ) ، ل (متر)
ويطبق هنا على جميع أنواع الأمواج الطولية والمستعرضة
مثال (1) : أحسب الطول الموجى بوحدة المتر لموجة ضوء ترددها 6 Χ 10 8 ميجا هرتز وسرعتها =
3 Χ 810 متر / ث
الحل
ت = 6 Χ 810 X 106 = 6 Χ 10 14 هرتز
ل = ع = 3 Χ 10 8 = 0.5 Χ 106- متر
ت 6 Χ 10 14
مثال (2) : أحسب سرعة أحد أمواج الراديو علماً بأن تردد الموجة = 10 6 هيرتز والطول الموجى 300 متر
الحل
ع = ت Χ ل ع = 10 6 Χ 300 = 3 Χ 10 8 متر / ث
مثال (3) : من الشكل المقابل أحسب سرعة الموجة المستعرضة
الحل
1 1
ل = 2 متر ز = 0.2 ثانية ت = = = 5 هرتز
ز 0.5
ع = ت Χ ل = 5 Χ 2 = 10 م / ث
س: ما نوع العلاقة بين كل من التردد والطول الموجى وسرعة الموجة مع رسم موضح لذلك ؟
الدرس الثانى الحركة الموجية
■ أولا ً : الموجة ودورها فى نقل الطاقة
1) الموجة : [ الإضطراب الذى ينتقل ويقوم بنقل الطاقة فى إتجاه إنتشاره ]
لمعرفة دور الموجات فى نقل الطاقة : نجرى النشاط التالى :
■■ ضع قطع الدمينو على هيئة صف بحيث تكون المسافات متساوية كما بالشكل
نلاحظ : 1- عند دفع أول قطعة تنتقل الطاقة إلى القطعة الثانية ثم الثالثة وهكذا ......
2- لا تترك قطع الدومينو مواضعها بالصف
■ الإستنتاج : الإضطراب الذى ينتقل ويقوم بنقل الطاقة فى إتجاه إنتشاره ويعرف بالموجة .
■ ثانياً : مفهوم الحركة الموجية
الحركة الموجية : [ الحركة الناشئة عن إهتزازة دقائق الوسط فى لحظة ما وبإتجاه معين ]
نشاط :
الخطوات :-
أ- ثبت الأنبوبة أفقياً كما بالشكل
ب- ضع أمام إحدى فوهتيهما شمعة مشتعلة وأمام الفوهة الأخرى عود بخور
أطرق الشوكة الرنانة وقربها من عود البخور
نلاحظ : إهتزاز لهب الشمعة
التفسير :
1- موجات الصوت الصادرة من الشوكة الرنانة موجات طولية
2- تهتز جزيئات الهواء وتنقل حركة الموجات الصوتية من أماكنها بما تحمله من طاقة إلى لهب الشمعة
3- لا تنتقل دقائق الوسط ( جزيئات الهواء ) من أماكنها أثناء قيامها بنقل الموجات الصوتية
4- موجات الصوت تنتقل على شكل نبضات من التضاغطات و التخلخلات
الإستنتاج : الحركة الناشئة عن إهتزاز دقائق الوسط فى لحظة ما وبإتجاه معين تعرف بالحركة الموجية .
■ ثالثاً : أنواع الموجات
تصنف الموجات تبعاً لقدرتها على الإنتشار ونقل الطاقة
موجات ميكانيكية موجات كهرومغناطيسية
قارن بين الموجات الميكانيكية والكهرومغناطيسية ؟
أمواج ميكانيكية أمواج كهرومغناطيسية
تحتاج إلى وسط مادى لإنتشارها
لا تنتشر فى الفراغ
تسير بسرعات مختلفة (صغيرة)
أمواج مستعرضة مثل ( موجات الماء )
أمواج طولية مثل ( موجات الصوت ) ■■ لا يحتاج إلى وسط مادى لإنتشارها
■■ يمكنها الإنتشار فى الفراغ
■■ تسير بسرعة الضوء فى الفراغ = 3 Χ 10 8 م / ث
■■ كلها أمواج مستعرضة فقط مثل أمواج الضوء والراديو و الأشعة السينية
تصنف الموجات تبعاً لإهتزاز دقائق الوسط بالنسبة لإتجاه إنتشارها
موجات طولية موجات مستعرضة
للمقارنة بين الموجات المستعرضة والطولية نجرى النشاط التالى :
الخطوات :-
أ- ثبت طرف الملف الزنبركى فى حائل بواسطة مسمار التثبيت
ب-أربط الشريط الملون فى منتصف الملف الزنبركى
ج- حرك الملف لأعلى و لأسفل أو يساراً عمودياً على محور الملف ( شكل 1)
الملاحظة : تعلو تهبط الحلقات مكونة قمم وقيعان على الترتيب
الإستنتاج: الإضطراب الذى تهتز فيه جزيئات الوسط عمودياً على
إتجاه إنتشار الموجة يعرف ( بالموجة المستعرضة )
4- عند دفع وجذب حلقات طرف الملف . ( شكل 2)
الملاحظة : تتقارب وتتباعد الحلقات مكونة تضاغطات وتخلخلات على الترتيب
الإستنتاج : الإضطراب الذى تهتز فيه جزيئات الوسط فى نفس خط إنتشار الموجة يعرف ( الموجة الطولية )
لاحظ أن ( أثناء إنتشار الموجة لا تنتقل جزيئات الوسط من أماكنها ولكنها تهتز حول مواضع سكونها )
س) مما تتكون الموجة المستعرضة ؟
ج : تتكون من قمم وقيعان :
القمة : هى أقصى إزاحة لجزيئات الوسط لأعلى ( أعلى نقطة )
القاع : هو أقصى إزاحة لجزيئات الوسط لإسفل ( أقل نقطة )
الطول الموجى (ل) لموجة مستعرضة ( المسافة بين قمتين متتاليتين أو بين قاعيين متتاليين )
س ) ما تتكون الموجة الطولية ؟
ج: من تضاغطات وتخلخلات :
التضاغط : مناطق ترتفع فيها كثافة وضغط الموجة الطولية .
التخلخل : مناطق تقل فيها كثافة وضغط الموجة الطولية .
الطول الموجى (ل) للموجة الطولية ( المسافة بين مركزى تضاغطين وتخلخلين متتالين أو مركزى تخلخلين متتاليين )
س ) قارن بين الموجات المستعرضة و الموجات الطولية ؟
الأمواج المستعرضة الأمواج الطولية
إضطراب تهتز فيه جزيئات الوسط عمودياً على إتجاه إنتشار الموجة .
تتكون من قمم وقيعان .
الطول الموجى المسافة بين قمتين متتاليتين أو بين قاعيين متتاليين . إضطراب تهتز فيه جزيئات الوسط فى نفس خط إتجاه إنتشار الموجة .
تتكون من تضاغطات وتخلخلات .
المسافة بين مركزى تضاغطين وتخلخلين متتالين أو مركزى تخلخلين متتاليين .
علل : أمواج الراديو أمواج كهرومغناطيسية ؟
ﺠ : لأنها تحتاج إلى وسط مادى لإنتشارها ولذلك يمكنها الإنتشار فى الفراغ .
علل : عدم سماع صوت الإنفجارات الشمسية فى حين أنك ترى الضوء الصادر عنها ؟
ﺠ : لأن الصوت من الأمواج الميكانيكية التى تحتاج إلى وسط مادى لإنتشارها ونرى الضوء لأنه من الأمواج الكهرومغناطيسية التى تنتقل فى الفراغ وفى الأوساط المادية .
س ) سماع صوت الرعد بعد رؤية البرق رغم حدوثها فى وقت واحد ؟
ﺠ : لأن البرق موجات كهرومغناطيسية تسير فى الفضاء بسرعة (3 Χ 10 8 ) م/ث أما الرعد موجات ميكانيكية سرعتها أقل من سرعة الضوء .
س ) ما معنى أن الطول الموجى لموجة مستعرضة 0.2 متر ؟
ﺠ : المسافة بين قمتين متتاليين أو قاعين متتاليين فى هذه الموجة = 0.2 متر
س ) ما معنى أن الطول الموجى لموجة طولية 0.5 متر ؟
ﺠ : المسافة بين مركزى تضاغطين أو تخلخلين متتاليين فى هذه الموجة = 0.5 متر
س ) علل : تفتت صخور الشواطىء بفعل أمواج الماء ( البحار )
ﺠ : لأنها الأمواج تنتشر بإتجاه معين وبسرعة معينة حاملة معها طاقة الموجة نحو الشاطىء فتفتت الصخور .
س ) ماذا تعرف عن حمامات العلاج الطبيعى ؟
■■ أحواض يتحرك فيها الماء على شكل امواج دائرية
■■ يستخدم ماء دافىء [ فى عمليات فك التشنجات العضلية ] ويستخدم ماء بارد [ فى فك التشنجات العصبية ]
هل تعلم : الموجات الكهرومغناطيسية من الموجات المستعرضة التى يمكنها الإنتشار فى الفراغ ؟ علل ؟
ﺠ : لتكونها من مجال كهربى مغناطيسيى متعامدة على بعضها
وعلى إتجاه إنتشارها كما بالشكل
■ رابعا ً : مفاهيم مرتبطة بالحركة الموجية
من المفاهيم المعبرة عن خصائص الحركة الموجية :
1) طول الموجة 2) سعة الموجة 3) سرعة الموجة 4) تردد الموجة
طول الموجة (ل) لموجة مستعرضة : المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين
■■ يعبر عن الطول الموجى بالرمز (ل) 1. المللى متر = 1 Χ10- 3
■■ وحدة قياس الطول الموجى ( المتر ) (م) أو أجزاءه 2. ميكرومتر = 1 Χ10- 6
3 . التانومتر = 1 Χ 10- 9
سعة الموجة : أقصى إزاحة تصل إليها جزيئات الوسط المادى بعيداً عن موضع سكونها .
تدريب : قارن بين مقدار سعة الإهتزازة لكل من الموجتان س ، ص فى الشكل
سرعة الموجة (ع) : المسافة التى تقطعها الموجة بالمتر فى الثانية الواحدة
سرعة الموجة (ع) = المسافة التى تقطعها الموجة بالمتر (ف)
الزمن بالثانية (ز)
وحدة قياس السرعة (م/ث)
1- سرعة الموجة الثابتة فى الوسط الواحد
2- سرعة الموجة تختلف فى الأوساط المختلفة
3- سرعة أمواج الصوت : فى الهواء = 340 م/ث وفى الخشب = 1850 م/ث وفى الماء =
1500 م/ث
4- سرعة الموجة تمثل سرعة إنتقال الطاقة التى تحملها الموجة
■■ أعلم أن :
أمواج المد البحرى المدمرة ( تسونامى ) طولها الموجى يصل إلى 200كم وسعة الموجة = 30متر وسرعتها حوالى 800 كم / ساعة .
تردد الموجة (ت) : عدد الموجات التى يحدثها الجسم المهتز فى الثانية الواحدة .
علل : يتحطم الكوب الزجاجي عندما يتفق تردده مع تردد مصدر صوتى قريب منه ؟
ج ) لزيادة سعة إهتزاز الكوب بشكل كبير ( تعرف هذه الظاهرة بالرنين )
ظاهرة الرنين : هى إتفاق التردد الطبيعى لجسم مع تردد مصدر صوتى قريب منه
■ خامسا ً : قانون إنتشار الأمواج
المسافة التى تقطعها الموجة فى الثانية الواحدة = عدد الأهتزازات الكاملة فى الثانية الواحدة Χ الطول الموجى للإهتزازة الكاملة
سرعة إنتشار الموجة = التردد Χ الطول الموجى ((رسم ))
(ع) (ت) Χ (ل)
قانون إنتشار الأمواج
ع = ت Χ ل
ع ( م/ث) ، ت (هيرتز ) ، ل (متر)
ويطبق هنا على جميع أنواع الأمواج الطولية والمستعرضة
مثال (1) : أحسب الطول الموجى بوحدة المتر لموجة ضوء ترددها 6 Χ 10 8 ميجا هرتز وسرعتها =
3 Χ 810 متر / ث
الحل
ت = 6 Χ 810 X 106 = 6 Χ 10 14 هرتز
ل = ع = 3 Χ 10 8 = 0.5 Χ 106- متر
ت 6 Χ 10 14
مثال (2) : أحسب سرعة أحد أمواج الراديو علماً بأن تردد الموجة = 10 6 هيرتز والطول الموجى 300 متر
الحل
ع = ت Χ ل ع = 10 6 Χ 300 = 3 Χ 10 8 متر / ث
مثال (3) : من الشكل المقابل أحسب سرعة الموجة المستعرضة
الحل
1 1
ل = 2 متر ز = 0.2 ثانية ت = = = 5 هرتز
ز 0.5
ع = ت Χ ل = 5 Χ 2 = 10 م / ث
س: ما نوع العلاقة بين كل من التردد والطول الموجى وسرعة الموجة مع رسم موضح لذلك ؟