الحركة الاهتزازية و الحركة الموجية

الحركة الاهتزازية و الحركة الموجية

1 الحركة الدورية

مسائل تدريبية:

1.            ما مقدار استطالة نابض عند تعليق جسم وزنه 18N في نهايته إذا كان ثابت النابض له يساوي 56 N/m؟

f=kx

x= =0.32 m

2.            ما مقدار طاقة الوضع المرونية المخزنة في نابض عند ضغطه مسافة 16.5cm إذا كان ثابت النابض له يساوي 144N/m؟

PE= kx2=0.5×144×(0.165)2=1.96 J

3.            ما المسافة التي يستطيلها ناب حتى يخزن طاقة وضع مرونية مقدارها 48J إذا كان ثابت النابض له يساوي 256 N/m؟

PE= kx2

x= =0.61 m

يتطلب قانون المدارس الحكومية ان تكون الاستضاءة الصغرى

وضعت شاشة بين مصباحين كهربائيين

يمكن ايجاد بعد القمر باستخدام مجموعة من المرايا

يضيء مصباحان شاشة بالتساوي

اذا كانت الاستضاءة الناتجة

اوجد الاستضاءة على مسافة 4

ينظر فلكي إلى طيف مجرة فيجد ان هناك خطا

ما لون الضوء الذي يجب ان يتحد مع الضوء الازرق للحصول على الضوء الابيض

هل يولد مصباح كهربائي واحد اضاءة اكبر

مسائل تدريبية:

4.            ما طول بندول موجود على سطح القمر حيث g=1.6 m/s2 حتى يكون الزمن الدوري له 2 s؟

T=2π

l=g( )2=1.6×( )2=0.16 m

5.            إذا كان الزمن الدوري يساوي 1.8 s لبندول طوله 0.75 m على سطح احد الكواكب فما مقدار g على هذا الكوكب؟

T=2π

g=l( )2=0.75×( )2=9.1 m/s2

مراجعة:

6.            قانون هوك: علقت أجسام مختلفة الوزن بنهاية شريط مطاطي مثبت بخطاف ثم رسمت العلاقة البيانية بين وزن الأجسام المختلفة واستطالة الشريط المطاطي. كيف تستطيع الحكم اعتمادا على الرسم البياني ما إذا كان الشريط المطاطي يحقق قانون هوك أم لا؟

إذا كانت العلاقة البيانية خطية فان الشريط المطاطي يحقق قانون هوك أما إذا كانت العلاقة البيانية علي شكل منحني فانه لا يحقق قانون هوك

7.            البندول: ما مقدار التغير اللازم في طول بندول حتى يتضاعف زمنه الدوري إلي الضعفين؟ وما مقدار التغير اللازم في طوله حتى يقل زمنه الدوري إلي نصف زمنه الدوري الأصلي؟

PEsp= kx2

 2=4

لمضاعفة الزمن الدوري للبندول ضاعف طوله أربع مرات ولتقليل زمنه الدوري إلي النصف اضرب طوله في المعامل 

8.            طاقة النابض: ما الفرق بين الطاقة المختزنة في نابض استطال 0.4m والطاقة المختزنة في النابض نفسه عندما يستطيل 0.2m؟

T=2π  , 

عند مضاعفة الزمن:   ,  

يجب أن يزيد الطول إلي أربعة أمثاله

عند نصف الزمن:  ,  

يجب أن يقل الطول إلي ربع الطول الأصلي

تكون الطاقة المخزنة اكبر أربع مرات عندما يستطيل النابض إلي 0.4 m

9.            الرنين: إذا كانت عجلات سيارة غير متوازنة فسوف تهتز السيارة بقوة عند سرعة محددة ولا يحدث ذلك عند سرعات اقل أو اكبر من هذه السرعة. فسر ذلك

عند تلك السرعة يقترب تردد دوران الإطار من التردد الطبيعي للسيارة مما يؤدي إلي حدوث الرنين

10.          التفكير الناقد: ما أوجه الشبه بين الحركة الدائرية المنتظمة والحركة التوافقية البسيطة؟ وما أوجه الاختلاف بينهما؟

الحركتان دوريتان إلا انه في الحركة الدائرية المنتظمة لا تتناسب القوة التي تحدث التسارع مع الإزاحة بالإضافة إلي أن الحركة التوافقية البسيطة تحدث في بعد واحد أما الحركة الدائرية المنتظمة فتحدث في بعدين

 

7-2 خصائص الموجات

مسائل تدريبية:

11.          أطلق فادي صوتا عاليا في اتجاه رأسي يبعد 465mعنه وسمع الصدى بعد 2.75s فما:

a.            سرعة صوت فادي في الهواء؟

v= =338 m/s

b.            تردد موجة الصوت إذا كان طول الموجي يساوي 0.75m؟

f= =451 Hz

c.            الزمن الدوري للموجة؟

T= =2.22×10-3 s

12.          إذا أردت زيادة الطول الموجي لموجات في حبل فهل تهز الحبل بتردد كبير أم بتردد صغير؟

بتردد صغير لان الطول الموجي يتناسب عكسيا مع التردد

13.          ولد مصدر في حبل اضطرابا تردده 6Hz فإذا كانت الموجة المستعرضة في الحبل 15m/s فما طولها الموجي؟

v=ʎf , ʎ= =2.5 m

14.          تتولد خمس نبضات في خزان ماء كل 0.001s فإذا كان الطول الموجي للموجات السطحية 1.2cm فما سرعة انتشار الموجة؟

 =0.02 s/pulses

T=0.02s , ʎ=vT

v= =60cm/s=0.6 m/s

مراجعة:

15.          السرعة في أوساط مختلفة: إذا سحبت احد طرفي نابض فهل تصل النبضة الطرف الآخر للنابض في اللحظة نفسها؟ ماذا يحدث لو سحبت حبلا؟ ماذا يحدث عند ضرب طرف قضيب حديد؟ قارن بين سرعة انتقال النبضات في المواد الثلاث.

تحتاج النبضة إلي فترة زمنية حتى تصل إلي الطرف الآخر في كل حالة ويكون انتقالها في الحبل أسرع منه فى النابض والنبضة الأسرع تكون في قضيب الحديد

16.          خصائص الموجة: إذا ولدت موجة مستعرضة في حبل عن طريق هز يدك وتحركيها من جانب إلى أخر ثم بدأت تهز الحبل أسرع وأسرع ولكن دون تغيير المسافة التي تتحركها يدك فماذا يحدث لكل من: السعة والطول الموجي والتردد والزمن الدوري وسرعة الموجة؟

لا يتغير كل من السعة والسرعة إلا أن التردد يزداد في حين يقل كل من الزمن الدوري والطول الموجي

17.          الموجات تنقل الطاقة: افترض انه طلب إليك أنت وزميلك في المختبر توضيح أن الموجة المستعرضة تنقل الطاقة دون انتقال مادة الوسط فكيف توضح ذلك؟

بربط قطعة من الغزل في مكان ما بالقرب من وسط الحبل. وصنع عقدة مع واحدة من نهاية الحبل ، ويهز الطرف الآخر صعودا وهبوطا لخلق موجة عرضية. علما أنه في حين أن موجة التحركات أسفل الحبل ، والغزل يتحرك صعودا وهبوطا ولكن يبقى في نفس المكان على الحبل

18.          الموجات الطولية: صف الموجات الطولية. وما أنواع الأوساط التي تنقل الموجات الطولية؟

في الموجات الطولية، تهتز جزيئات الوسط في اتجاه مواز لاتجاه حركة الموجة وتسمح الأوساط جميعها تقريبا للموجات الطولية بالانتقال خلالها سواء أكانت أوساطا صلبة أو سائلة أو غازية

19.          التفكير الناقد: إذا سقطت قطرة مطر في بركة فستولد موجات ذات سعات صغيرة أما إذا قفز سباح في البركة فسيولد موجات ذات سعات كبيرة فلماذا لا تولد الأمطار الغزيرة في أثناء العواصف الرعدية موجات ذات سعات كبيرة؟

تنتقل طاقة السباح إلي الموجة عبر مساحة صغيرة وخلال فترة زمنية قصيرة في حين تنتشر طاقة حبات المطر علي مساحة أوسع خلال فترة زمنية اكبر

 

7-3 سلوك الموجات

مراجعة:

20.          الموجات عند الحدود الفاصلة: أي خصائص الموجة الآتية لا تتغير عندما تمر الموجة خلال حد فاصل إلي وسط آخر مختلف: التردد، الاتساع ، الطول الموجي، السرعة، الاتجاه؟

لا يتغير التردد بينما يتغير كل من السعة والطول الموجي والسرعة عندما تعبر الموجة وسطا جديدا أما الاتجاه فيمكن أن يتغير أو لا يتغير وذلك اعتمادا علي الاتجاه الأصلي للموجة

21.          انكسار الموجات: لاحظ الشكل 7-17a وبين كيف يتغير اتجاه الموجة عندما تمر من وسط إلى آخر وهل يمكن أن تعبر موجة في بعدين حدا فاصلا بين وسطين دون أن يتغير اتجاهها؟ وضح ذلك.

نعم، إذا سقطت الموجة عموديا علي الحد الفاصل أو إذا كان لها السرعة نفسها في الوسطين

22.          الموجات الموقوفة: ما العلاقة بين عدد العقد وعدد البطون في موجة موقوفة في نابض مثبت الطرفين؟

يزيد عدد العقد دائما واحدة على عدد البطون

23.          التفكير الناقد: هناك طريقة أخري لفهم انعكاس الموجات وهي أن تغطي الطرف الأيمن لكل رسم في الشكل 7-13a بقطعة ورق على أن يكون طرف الورقة موجودا عند النقطة N (العقدة) ثم تركز على الموجة الناتجة التي تظهر باللون الأزرق الغامق وتلاحظ أنها تبدو مثل موجة منعكسة عن حد فاصل فهل هذا الحد الفاصل حائط صلب أم ذو نهاية مفتوحة؟ كرر هذا التمرين مع الشكل 7-13b

7-13a : يسلك سلوك جدار صلب لان الموجة المنعكسة منقلبة؛

7-13b : يسلك سلوك النهاية المفتوحة لان الحد الفاصل بطن والموجة المنعكسة غير منقلبة

التقويم

خريطة المفاهيم

24.          أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات والرموز التالية: الاتساع، التردد،T،ʎ،γ.

إتقان المفاهيم

25.          ما الحركة الدورية؟ أعط ثلاثة أمثلة عليها.

الحركة الدورية حركة تعيد نفسها في دورة منتظمة ومن الأمثلة عليها: اهتزاز نابض وتأرجح بندول بسيط والحركة الدائرية المنتظمة

26.          ما الفرق بين الزمن الدوري والتردد؟ وكيف يرتبطان؟

التردد هو عدد الدورات أو التكرارات في الثانية والزمن الدوري هو الزمن الذي يتطلبه إكمال دورة واحدة ويمثل التردد مقلوب الزمن الدوري

27.          إذا حقق نابض قانون هوك، فكيف يكون سلوكه؟

ينضغط النابض مسافة تتناسب طرديا مع القوة المؤثرة فيه

28.          كيف يمكن أن نستخلص من رسم بياني للقوة والإزاحة لنابض ما قيمة ثابت النابض؟

ثابت النابض يساوي ميل العلاقة البيانية بين F و x

29.          كيف يمكن أن نستخلص من الرسم البياني للقوة والإزاحة طاقة الوضع في نابض ما؟

طاقة الوضع تساوي المساحة تحت منحنى العلاقة بين  F و x

30.          هل يعتمد الزمن الدوري لبندول علي كتلة ثقله؟ وهل يعتمد على طول خيطه؟ وعلام يعتمد الزمن الدوري للبندول أيضا؟

لا، نعم، يعتمد علي تسارع الجاذبية الأرضية g

31.          ما الطرائق العامة لانتقال الطاقة؟ أعط مثالين على كل منها.

طريقتان. تنقل الطاقة بانتقال الجسيمات والموجات وهناك أكثر من مثال على كل منهما: البيسبول والرصاصة لانتقال الجسيمات وموجات الصوت والضوء لانتقال الموجات

32.          ما الفرق الرئيس بين الموجات الميكانيكية والموجات الكهرومغناطيسية؟

الاختلاف الرئيس هو أن الموجات الميكانيكية تحتاج إلي وسط ناقل لتنتقل خلاله أما الموجات الكهرومغناطيسية فلا تحتاج إلي وسط ناقل

33.          ما الفروق بين الموجة المستعرضة والموجة الطولية والموجة السطحية؟

تسبب الموجات المستعرضة اهتزاز جسيمات الوسط في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجة أما الموجات الطولية فتسبب اهتزاز جسيمات الوسط في اتجاه مواز لاتجاه انتشار الموجة أما الموجات السطحية فلها صفات الموجتين الطولية والمستعرضة

34.          ما الفرق بين نبضة الموجة والموجة الدورية؟

النبضة عبارة عن اضطراب مفرد في الوسط أما الموجة الدورية فتتكون من عدة اضطرابات متجاورة

35.          انتقلت موجات خلال نابض طوله ثابت. اجب عن السؤالين التاليين:

a.            هل يتغير سرعة الموجات في النابض؟ وضح ذلك.

لا تتغير سرعة الموجات

b.            هل يتغير تردد الموجة قي النابض؟ وضح ذلك.

يمكن تغيير التردد عن طريق تغيير تردد توليد الموجات

36.          افترض انك ولدت نبضة خلال حبل فكيف تقارن موضع نقطة على الحبل قبل وصول النبضة مقارنة بموضع النقطة بعد مرور النبضة؟

بمجرد مرور النبضة فان هذه النقطة تعود تماما كما كانت قبل وصول النبضة

37.          افترض انك ولدت موجة مستعرضة بهز احد طرفي نابض جانبيا فكيف يكون تردد يدك مقارنة بتردد الموجة؟

يكونان متساويين

38.          متى يكون النقاط في موجة في نفس الطور؟ ومتى تكون في حالة اختلاف في الطور؟ أعط مثالا على كل حالة.

تكون النقاط في الطور نفسه إذا كان لها الإزاحة نفسها والسرعة المتجهة نفسها وخلاف ذلك تكون النقاط في حالة اختلاف في الطور فمثلا قمتان في الموجة في الطور نفسه إحداهما بالنسبة إلي الأخرى أما القمة والقاع فلا يكونان في الطور نفسه احدهما بالنسبة إلي الأخر

39.          صف العلاقة بين اتساع موجة والطاقة التي تحملها.

تتناسب الطاقة التي تحملها الموجة طرديا مع مربع سعتها

40.          عندما تمر موجة خلال حد فاصل بين حبل رفيع وآخر سميك كما في الشكل 7-18 ستتغير سرعتها وطولها الموجي ولن يتغير ترددها فسر لماذا يبقي التردد ثابتا.

يعتمد التردد فقط على معدل اهتزاز الحبل الرفيع والذي بدوره يؤدي إلي اهتزاز الحبل السميك بالتردد نفسه

41.          ثبتت شريحة فلزية رقيقة من مركزها ونثر عليها سكر فإذا نقر على قوس بالقرب منها فان احد طرفيها يبدأ في الاهتزاز ويبدأ السكر في التجمع في مساحات محددة ويتحرك مبتعدا عن مساحات أخري. صف هذه المناطق بدلالة الموجات الموقوفة.

المساحات الخالية هي مناطق البطون حيث يكون فيها اكبر اهتزاز أما المساحات التي يتجمع فيها السكر فهي مناطق العقد والتي لا يكون عندها اهتزاز

42.          إذا اهتز حبل مشكلا أربعة أجزاء أو أقسام فانه يوجد عليه نقاط يمكن أن تلمسها دون أن تحدث اضطرابا في حركته. بين كم يوجد من نقطة من هذه النقاط؟

تتكون موجة موقوفة ويمكن أن تلمس الوتر عند أي نقطة من العقد الخمس

43.          مرت مقدمات موجة بزاوية من وسط إلي أخر وتحركت فيه بسرعة مختلفة صف تغيرين في مقدمات الموجة، وما الذي لم يتغير؟

يتغير كل من الطول الموجي واتجاه مقدمات الموجة أما التردد فلا يتغير

تطبيق المفاهيم

44.          ترتد كرة إلي أعلى والى أسفل عند طرف نابض مثبت رأسيا . صف تغيرات الطاقة التي تحدث خلال دورة كاملة. وهل تغيرت الطاقة الميكانيكية الكلية؟

تكون طاقة الوضع المرونية عن أسفل الحركة عند قيمتها العظمي وطاقة وضع الجاذبية عند قيمتها الصغرى والطاقة الحركية صفرا. أما عند وضع الاتزان فتكون الطاقة الحركية عند قيمتها العظمي وطاقة الوضع المرونية صفرا. وعند أعلى نقطة في مسار الحركة –لحظة الارتداد إلي أسفل- تكون الطاقة الحركية صفرا وطاقة وضع الجاذبية عند قيمتها العظمي وطاقة الوضع المرونية عند قيمتها العظمي وتكون الطاقة الميكانيكية الكلية محفوظة.

45.          هل يمكن استخدام ساعة بندول في محطة فضائية دولية تتحرك في مدارها؟ وضح ذلك.

لا، تكون المحطة الفضائية في حالة سقوط حر ولذلك تكون القيمة الظاهرية لثابت الجاذبية g صفرا ولا بتأرجح البندول

46.          افترض انك أمسكت قضيبا فلزيا طوله 1m وضربت احد طرفيه بمطرقة في اتجاه مواز لطوله أولا ثم في اتجاه يصنع زاوية قائمة مع طوله ثانيا. صف الموجات المتولدة في الحالتين.

تتولد في الحالة الأولي موجات طولية أما في الحالة الثانية فتتولد موجات مستعرضة

47.          افترض انك وضعت إصبعك بشكل متكرر في حوض مملوء بالماء لتوليد موجات دائرية فماذا يحدث لطول الموجة إذا حركت إصبعك بسرعة؟

يزداد تردد الموجات وتبقي السرعة نفسها ويقل الطول الموجي

48.          افترض انك أحدثت نبضة واحدة في نابض مشدود فما الطاقة التي يتطلبها أحداث نبضة لها ضعف الاتساع؟

تقريبا أربعة أضعاف الطاقة

49.          تكون النبضة اليسري في كل واحدة من الموجات الموضحة في الشكل 7-19 أدناه هي النبضة الأصلية وتتحرك إلي اليمين وتكون النبضة الأصلية وتتحرك إلي اليمين وتكون النبضة اليمني هي النبضة المنتقلة صف صلابة الحد الفاصل عند النقاط A,B,C,D.

يكون الحد الفاصل ِAأكثر صلابة أما الحد الفاصل B فيكون اقل صلابة ويكون الحد الفاصل C اقل صلابة ويكون الحد الفاصل D أكثر صلابة

إتقان حل المسائل

50.          ماصات الصدمات: إذا كان ثابت كل نابض من نوابض سيارة وزنها 1200Nيساوي 25000N/m فكم ينضغط كل نابض إذا حملت السيارة بربع وزنها؟

F=kx ,  x= =0.12 m

51.          إذا استطال نابض مسافة 0.12m عندما علق في أسفلة عدد من التفاحات وزنها 3.2N كما في الشكل 7-20 فما مقدار ثابت النابض؟

F=kx ,  k= =27 N/m

52.          قاذفة الصواريخ: تحتوي لعبة قاذفة الصواريخ على نابض ثابتة يساوي 35N/m ما المسافة التي يجب أن ينضغطها النابض حتى يخزن طاقة مقدارها 1.5J؟

PEsp= kx2 , x= =0.29 m

53.          ما مقدار طاقة الوضع المختزنة في نابض عندما يستطيل مسافة 16cm علما بان مقدار ثابتة يساوي 27N/m؟

PEsp= kx2=0.35 J

54.          يبين الشكل 7-12 العلاقة البيانية بين القوة المؤثرة في نابض وطوله ما مقدار:

a.            ثابت النابض؟

k= 20N/m

b.            الطاقة المختزنة في النابض عندما يستطيل ويصبح طوله 0.5m؟

PEsp=0.5 bh=2.5 J

55.          موجات المحيط: إذا كان طول موجة محيطية 12m وتمر بموقع ثابت كل 3s فما سرعة الموجة؟

v=ʎf=ʎ× =4 m/s

56.          تنتقل موجة ماء في بركة مسافة 3.4m في 1.8s فإذا كان الزمن الدوري للاهتزازة الواحدة يساوي 1.1s فما:

a.            سرعة موجات الماء؟

v= =1.9 m/s

b.            الطول الموجي لهذه الموجات؟

ʎ= =2.1 m

57.          السونار: يرسل سونار(جهاز يكشف المواقع تحت سطح الماء عن طريق الصدى) في الماء إشارة ترددها 1×106Hz وطولها الموجي يساوي 1.5mm فما:

a.            سرعة الإشارة في الماء؟

v= ʎf=1.5×103 m/s

b.            الزمن الدوري للإشارة في الماء؟

T= =10-6 s

c.            الزمن الدوري للإشارة في الهواء؟

10-6 s

58.          جلس عمر وطارق بعد السباحة على شاطئ بركة وقدرا المسافة بين قاع الموجة السطحية والقمة التي تليه مباشرة في البركة بمقدار 3m فإذا عدا 12 قمة مرت بالشاطئ خلال 20s فاحسب سرعة تحرك الموجات.

v=ʎf=3.6 m/s

59.          الزلازل: إذا كانت سرعة الموجات المستعرضة الناتجة عن زلزال 8.9Km/s وسرعة الموجات الطولية 5.1Km/s وسجل جهاز السيزموجراف زمن وصول الموجات المستعرضة قبل وصول الموجات الطولية بـ68s فكم يبعد مركز الزلازل؟

t= =91 s

dT=Vt t=8.1×102 km

60.          إذا كانت سرعة الموجة في وتر طوله 63cm تساوي 265m/s وقد حركته من مركزه بسحبه إلى أعلى ثم تركته فتحركن نبضة في كل اتجاه ثم تنعكس النبضتان عند نهايتي الوتر.

a.            ما الزمن الذي تحتاج إليه النبضة حتى تصل طرف الوتر ثم تعود إلي مركزه؟

2.4×10-3 s

b.            هل يكون الوتر اعلي موضع سكونه أم أسفله عندما تعود النبضتان؟

تنقلب النبضات عندما تنعكس عن وسط أكثر كثافة لذلك تكون النبضة المنعكسة إلى أسفل

c.            إذا حركت الوتر من نقطة تبعد 15cm عن احد طرفيه فأين تلتقي النبضتان؟

15cm من الطرف الآخر

مراجعة عامة

61.          ما الزمن الدوري لبندول طوله 1.4m؟

T=2 =2.4 s

62.          موجات الراديو: تبث إشارات راديو AM بترددات بين 550KHzو1600KHz وتنقل بسرعة 3×108 m/s

a.            ما مدي الطول الموجي لهذه الإشارات؟

المدى من 190 mإلي 550 m

b.            إذا كان مدي ترددات FM بين 88MHz و 108MHz وتنتقل بالسرعة نفسها. فما مدي الطول الموجي لموجات FM؟

المدى من 2.78 mإلي 3.4 m

63.          القفز بالحبل المطاطي: قفز لاعب من منطاد على ارتفاع عال بوساطة حبل نجاة قابل للاستطالة طوله 549m وعند اكتمال القفزة كان اللاعب معلقا بالحبل الذي أصبح طوله 1710m ما مقدار ثابت النابض لحبل النجاة إذا كانت كتلة اللاعب 68kg؟

k= =0.57 N/m

64.          تأرجح جسر: يتأرجح طارق وحسن على جسر بالحبال فوق احد الأنهار حيث يربطان حبالهما عند احدي نهايتي الجسر ويتأرجحان عدة دورات جيئة وذهابا ثم يسقطان في النهر اجب عن الأسئلة التالية:

a.            إذا استخدم طارق حبلا طوله 10m فما الزمن الذي يحتاج إليه حتى يصل قمة الدورة في الجانب الآخر من الجسر؟

3.17 s

b.            إذا كانت كتلة حسن تزيد 20kgعلى كتلة طارق فكم تتوقع أن يختلف الزمن الدوري لحسن عما هو لطارق؟

لن يكون هناك اختلاف

c.            أي نقطة في الدورة تكون عندها KE اكبر ما يمكن؟

عند أسفل التأرجح

d.            أي نقطة في الدورة تكون عندها PE اكبر ما يمكن؟

عند قمة التأرجح

e.            أي نقطة في الدورة تكون عندها KE اقل ما يمكن؟

عند قمة التأرجح

f.             أي نقطة في الدورة تكون عندها PE اقل ما يمكن؟

عند أسفل التأرجح

65.          نوابض السيارات: إذا أضفت حمولة مقدارها 45kg إلي صندوق سيارة صغيرة جديدة ينغط النابضان الخلفيان مسافة إضافية مقدارها 1cm احسب:

a.            ثابت النابض لكل من النابضين الخلفيين؟

k= =22,000 N/m

b.            طاقة الوضع الإضافية المختزنة في كل من النابضين الخلفيين بعد تحميل صندوق السيارة؟

PE= 0.5 kx2=1.1 J

التفكير الناقد

66.          حلل واستنتج: إذا لزمت قوة مقدارها 20N لإحداث استطالة في نابض مقدارها 0.5m.

a.            ما مقدار ثابت النابض؟

k= =40 N/m

b.            ما مقدار الطاقة المختزنة في النابض؟

PEsp= 0.5 kx2=5 J

c.            لماذا لا يكون الشغل المبذول لإطالة النابض مساويا لحاصل ضرب القوة في المسافة أو 10J؟

القوة غير ثابتة في أثناء انضغاط النابض ويعطي حاصل ضرب متوسط القوة 10N في المسافة الشغل الصحيح

67.          إنشاء الرسوم البيانية واستخدامها:علقت عدة كتل في نهاية نابض وقيس التمدد في طول النابض ويبين الجدول 7-1 المعلومات التي تم الحصول عليها.

a.            مثل بيانيا القوة المؤثرة في النابض مقابل طول النابض على أن ترسم القوة على المحور y.

b.            احسب ثابت النابض من الرسم البياني

k=21 N/m

c.            استخدم الرسم البياني في إيجاد طاقة الوضع المرونية المختزنة في النابض عندما يستطيل النابض مسافة 0.5m

PEsp=2.5 J

68.          تطبيق المفاهيم: تتكون موجات ترابية في الغالب على الطرق الترابية ويكون بعضها متباعد عن بعض بصورة منتظمة كما تكون هذه التموجات عمودية على الطريق كما في الشكل 7-22 وينتج هذا التموج بسبب حركة معظم السيارات بالسرعة نفسها واهتزاز االنوابض المتصلة بعجلات السيارة بالتردد نفسه فإذا كان بعد التموجات بعضها عن بعض 1.5m وتتحرك السيارات على هذا الطريق بسرعة 5m/s فما تردد اهتزاز نوابض السيارة؟

f= =3 Hz

الكتابة في الفيزياء

69.          بحث: درس العالم كرستيان هويجنز الموجات وحدث خلاف بينه وبين نيوتن حول طبيعة الضوء قارن بين تفسير كل منهما لظواهر الانعكاس والانكسار اي النموذجين تؤيد؟ ولماذا؟

وضع هويجنز النظرية الموجية للضوء أما نيوتن فقد وضع النظرية الجسيمية للضوء ويمكن تفسير قانون الانعكاس باستخدام النظريتين أما في تفسير قانون الانكسار فهما متناقضتان

مراجعة تراكمية

70.          تقطع سيارة سباق كتلتها 1400kg مسافة 402m خلال 9,8s فإذا كانت سرعتها النهائية 112m/s.

a.            فما مقدار الطاقة الحركية النهائية للسيارة؟

KE=0.5 mv2=8.8×106 J

b.            وما اقل مقدار من الشغل بذله محرك السيارة؟ولماذا لا يمكنك حساب مقدار الشغل الكلي المبذول؟

اقل مقدار من الشغل يجب أن يساوي الطاقة الحركية أي 8.8×106 J ويبذل المحرك شغلا اكبر للتعويض عن الشغل الضائع ضد قوة الاحتكاك

c.            وما مقدار التسارع المتوسط للسيارة؟

a= =11m/s2

اختبار مقنن

أسئلة اختيار من متعدد

اختر رمز الإجابة الصحيحة فيما يلي:

1.            ما قيمة ثابت نابض يخزن طاقة وضع مقدارها 8.67J عندما يستطيل مسافة 247mm؟

a.            70.2N/m

b.            71.1N/m

c.            142N/m

d.            284N/m

2.            ما مقدار القوة المؤثرة في نابض له ثابت مقداره 275N/m ويستطيل مسافة 14.3cm؟

a.            2.81N

b.            19.2N

c.            39.3N

d.            3.93×1030N

3.            إذا علقت كتلة في نهاية نابض فاستطال 0.85m كما في الشكل أدناه فما مقدار ثابت النابض؟

a.            0.25N/m

b.            0.35N/m

c.            26N/m

d.            3.5×102N/m

4.            يسحب نابض بابا لكي يغلقه ما مقدار الشغل المبذول عندما يسحب النابض الباب بسرعة ثابتة بحيث تتغير استطالة النابض من 85cm إلي 5cm عملا بان ثابت النابض 350N/m؟

a.            112N.m

b.            130J

c.            224N.m

d.            1.12×103N/m

5.            ما الترتيب الصحيح لمعادلة الزمن الدوري لبندول بسيط لحساب طوله؟

a.            L=

b.            L=

c.            L=

d.            L=

6.            ما تردد موجة زمنها الدوري 3s؟

a.            0.3Hz

b.            30Hz

c.            Hz

d.            3Hz

7.            أي الخيارات التالية يصف الموجة الموقوفة؟

                الموجات             الاتجاه  الوسط

a.                            متطابقة               نفسه      نفسه

b.                           غير متطابقة    متعاكس              مختلف

c.                            متطابقة               متعاكس              نفسه

d.                           غير متطابقة    نفسه      مختلف

8.            تحركت موجة طولها 1.2m مسافة 11.2m في اتجاه جدار ثم ارتدت عنه وعادت ثانية خلال 4s ما تردد الموجة؟

a.            0.2Hz

b.            2Hz

c.            5Hz

d.            9Hz

9.            ما طول بندول بسيط زمنه الدوري 4.89s؟

a.            5.94m

b.            11.9m

c.            24m

d.            37.3m

الأسئلة الممتدة

10.          استخدم تحليل الوحدات للمعادلة kx=mg لاشتقاق وحدة k.

K(m)=kg.m/s2

K=

K=

  

ما مقدار القوة المؤثرة في نابض له ثابت مقداره

ما الترتيب الصحيح لمعادلة الزمن الدوري لبندول بسيط لحساب طوله

ما تردد موجه زمنها الدوري 3s

يسحب نابض بابا لكي يغلق ما مقدار الشغل المبذول

يجذب صوت بوق سيارة انتباه مراقب ثابت

اذا وضعت شوكة رنانة تهتز بتردد 440 فوق انبوب مغلق

استخدمت شوكة رنانة تهتز بتردد 440 مع عمود رنين

اذا احتاج الضوء الصادر عن الشمس الى