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
http://www.deyaa.org/w0003.gif
http://www.deyaa.org/w0001.jpg
الاستكشاف عبر الانترنت

طبيعة الموجات (http://www.physicsclassroom.com/Class/waves/U10L1a.html)
http://www.deyaa.org/drop.gif
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
http://www.deyaa.org/Imagwa002.jpg
http://www.deyaa.org/Imagwa004.jpg
أمثلة
الموجات عبر الأوتار المهتزة عرضيا
الموجات التضاغطية في النابض الحلزوني
الموجات الصوتية في الهواء


الموجات الميكانيكية Mechanical Wave
http://www.deyaa.org/waveanim1.gif
http://www.deyaa.org/W0005.gif
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
http://www.deyaa.org/fretime1.gif
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 (http://www.deyaa.org/physics9.html)
http://www.deyaa.org/Pend5.gif
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 (http://www.deyaa.org/shmdo.html)
البندول النابض (http://www.deyaa.org/spendel.htm)
مسائل على الحركة الاهتزازية (http://www.deyaa.org/eshmp.html)
الموجات الطولية
http://www.deyaa.org/Lwave001.gif
الموجات الطولية
هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من تضاغطات وتخلخلات
http://www.deyaa.org/lwsp001.gif
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
http://www.deyaa.org/wr002.gif
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 http://www.deyaa.org/wr003.jpg
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 ..---------

http://www.deyaa.org/wr004.jpg
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
http://www.deyaa.org/wr006.gif
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 http://www.deyaa.org/wr005.gif
4- اذا رسمنا العلاقة بين http://www.deyaa.org/wr007.gif و http://www.deyaa.org/wr008.gif 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 http://www.deyaa.org/wr009.gif
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 http://www.deyaa.org/wr010.gif حيث http://www.deyaa.org/wr011.gif قوة الشد في الحبل http://www.deyaa.org/wr012.gif كتلة وحدة الأطوال من السلك
سؤال من امتحان 99/2000 الدور الأول عمان ::
العلاقة بين طول الموجة والتردد للموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ يمثلها الشكل
http://www.deyaa.org/wr013.gif
عدد العوامل التي تتوقف عليها سرعة انتشار الأمواج المستعرضة في وتر ؟
لإيجاد عدد الموجات
عدد الموجات = التردد × الزمن الكلي http://www.deyaa.org/wr014.gif
عدد الموجات = المسافة الكلية / طول الموجة الواحدة http://www.deyaa.org/wr015.gif
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
http://www.deyaa.org/wr016.gif
- 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

http://www.deyaa.org/wr017.gif http://www.deyaa.org/wr018.gif
http://www.deyaa.org/wr019.gif
حل آخـــــــر http://www.deyaa.org/wr020.gif
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 ؟




http://visit.webhosting.yahoo.com/visit.gif?&r=http%3A//www.deyaa.org/physics2eg0001.html&b=Microsoft%20Internet%20Explorer%204.0%20%28compa tible%3B%20MSIE%207.0%3B%20Windows%20NT%205.1%29&s=800x600&o=Win32&c=32&j=true&v=1.2

[الاستاذ محمد الطنطاوى]

الصوت SOUND
by :: admin***********
[ انعكاس الصوت (http://www.deyaa.org/physics3eg0003.html#انعكاس الصوت) ] [ انكسار الصوت (http://www.deyaa.org/physics3eg0003.html#انكسار الصوت)] [ تداخل الصوت (http://www.deyaa.org/physics3eg0003.html#تداخل الصوت)] [ حيود الصوت (http://www.deyaa.org/physics3eg0003.html#حيود الصوت) ] [ تراكب الموجات (http://www.deyaa.org/super.html) ] [ الموجات الموقوفة (http://www.deyaa.org/standing1.html) ]
[ تجربة ميلد ] [ اهتزاز الأوتار ] [ مسائل ]
انعكاس الصوت
ينعكس الصوت على الأسطح الصلبة وعندما يعاد سماعه مرة ثانية تسمى ظاهرة انعكاس الصوت بالصدى
انعكاس الصوت [ هو ارتداد الموجات الصوتية عندما تقابل سطحا عاكسا ] Reflection of Sound
الصدى Echo
هو ظاهرة تكرار سماع الصوت الناشيء عن الانعكاس
شروط سماع صدى الصوت
الإحساس بالصوت في الأذن البشرية يستمر 0.1 ثانية ولذلك عند وصول الصدى للأذن قبل مضي 0.1 ثانية فإنه يمتزج بالصوت الأصلي وبالتالي لا يمكن تميزه ولكن إذا وصل بعد مضي 0.1 ثانية فإن الصدى يسمع ولذلك فإن اقل مسافة يحدث عندها صدى لسطح عاكس هي مسافة 17 متر
بما أن سرعة الصوت = 340 م / ث
إذا المسافة = 0.1 × 340 / 2 = 17 ذهابا وإيابا
http://www.deyaa.org/sw003.jpg
http://www.deyaa.org/swa001.gif
http://www.deyaa.org/swa002.gif
http://www.deyaa.org/swa004.jpg
http://www.deyaa.org/swa006.jpg

انعكاس الموجات الصوتية
الموجات الصوتية على شكل تضاغطات وتخلخلات متعاقبة على شكل كرات متحدة المركز تنعكس على السطح العاكس على هيئة موجات كروية أيضا ولكن يكون مركزها خلف الحاجز على نفس البعد من السطح العاكس أي يكون السطح العاكس في منتصف المسافة بين المصدر الأصلي م ومصدر الموجات المنعكسة م ً
http://www.deyaa.org/swa005.gif
قانونا الانعكاس
زاوية السقوط = زاوية الانعكاس
الشعاع الصوتي الساقط والشعاع الصوتي المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط تقع جميعا في مستوى واحد عموديا على السطح العاكس
تعريف
الشعاع الصوتي : هو المستقيم الذي يدل على اتجاه انتشار الموجات الصوتية
انكسار الصوت
Refraction of sound
عند سقوط الموجات الصوتية من وسط إلى آخر يختلف عنه في الكثافة فانه يغير مساره وينحرف
http://www.deyaa.org/ref006.gif

http://www.deyaa.org/refr009.jpg
قانونا الانكسار
القانون الأول
http://www.deyaa.org/ref1lawe001.gif
حيث سرعة الصوت في الوسط الأول = V1
سرعة الصوت في الوسط الثاني = V2
زاوية السقوط في الوسط الأول φ
زاوية السقوط في الوسط الثاني θ
القانون الثاني
الشعاع الساقط والشعاع المنكسر والعمود المقام تقع في مستوى واحد عمودي على السطح الفاصل
ملاحظات
ينكسر الصوت مقتربا من العمود إذا كانت سرعة الصوت في الوسط الأول أكبر من سرعة الصوت في الوسط الثاني والعكس صحيح
سرعة الصوت في الغازات تقل كلما زادت كثافتها بينما في السوائل والأجسام الصلبة فإن سرعة الصوت تزداد مع زيادة الكثافة
تداخل الصوت
SOUND Interferference
تعريف التداخل
هو ظاهرة موجية تنشأ من تراكب حركتين موجيتين أو أكثر متساويتين في التردد والسعة ينتج عنها تقوية للصوت في مواضع تسمى تداخل بناء وضعف أو انعدام في الشدة في مواضع تسمى تداخل هدام
شروط حدوث التداخل
1 - أن يكون للموجتين نفس التردد والسعة
2 - أن يكون خط انتشار الموجتين واحدا أو بينهما زاوية صغيرة جدا
التداخل البناء : يتقابل تضاغط من المصدر الأول مع تضاغط من المصدر الثاني أو تقابل تخلخل مع تخلخل http://www.deyaa.org/banaa003.gif
http://www.deyaa.org/tadakhel001.gif
الشرط أن يكون فرق المسير = m λ حيث m = صفر ، 1 ، 2
التداخل الهدام : يتقابل تضاغط من المصدر الأول مع تخلخل من المصدر الثاني
http://www.deyaa.org/hadam003.gif
الشرط أن يكون فرق المسير = ( ½+ λ ( M
http://www.deyaa.org/banaaa01.jpg http://www.deyaa.org/hadam001.jpg

تطبيق
http://www.deyaa.org/masala01.jpg
كم يجب أن يكون البعد X لكي يحدث تداخل بناء عند الشخص ؟ علما بأن
f = 200 Hz v = 343 m/s

l = v / f = 343/200 = 1.7 m
شرط التداخل البناء
Condition for constructive inteference
d - x= λ
d - x = λ (1)
d = x +λ (2)
d2 = 32 + x2 (3)

(x + λ)2 = 9 + x2 (4)
2 x λ + λ2 = 9 (5)
x = (9 - λ2) / 2λ (6)
= (9 - 1.72) / 2(1.7) (7)
= 1.8 m
حيود الصوت SOUND Diffraction
الحيود :: هو تغير في مسار الموجة أو انحناؤها عند مرورها في فتحة ضيقة بالنسبة لطولها الموجي [ أي عندما تكون أبعاد الفتحة مقاربة للطول الموجي أو عند مرورها بحافة حادة في نفس الوسط ]
تفسير الحيود
عند سقوط الموجات الصوتية على حاجز به ثقب اتساعه أقل من الطول الموجي للصوت نجد أن الموجات الساقطة على الحاجز عدا الثقب أو الحافة تمتص أو تنعكس ولكن عند الثقب ينتج اضطراب خلف الحاجز يسبب انتشار الموجات الصوتية في مخروط أو مروحة وهذا يفسر سماع صوت شخص خلف الحاجز
http://www.deyaa.org/sd003.jpghttp://www.deyaa.org/sounddef02.gif



http://visit.webhosting.yahoo.com/visit.gif?&r=http%3A//www.deyaa.org/physics2eg.html&b=Microsoft%20Internet%20Explorer%204.0%20%28compa tible%3B%20MSIE%207.0%3B%20Windows%20NT%205.1%29&s=800x600&o=Win32&c=32&j=true&v=1.2

[kordy]

تقدم شركة انتل وايباد, حاسوب محمول هدية لفترة محدودة لاول 50000 مشترك فقط وبعد دلك الاجهزة ستصير للبيع ليست هدايا اغتنم الفرصة و لاتضيعها واستفد من النت والفيس بوك طبعاكونك ستعمل شغل على النت بطرق سهلة خالص ستعمل شغل للشركة مقابل دلك انت ستكسب الحاسوب المحمول وجوائز اخرى https://www.facebook.com/Laptop.Intel?sk=app_4949752878:215: