الموجات
مُقدَّم| English | المعنى |
|---|---|
| wave/weɪv/ | موجة |
| wavelength/ˈweɪvleŋθ/ | طول الموجة |
| frequency/ˈfriːkwənsi/ | تردد |
| speed/spiːd/ | سرعة |
| transverse waves/trænsˈvɜːs weɪvz/ | موجات مستعرضة |
| longitudinal waves/ˌlɒŋɡɪˈtjuːdɪnl weɪvz/ | موجات طولية |
| electromagnetic spectrum/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk ˈspektrəm/ | الطيف الكهرومغناطيسي |
يتحرك نقطة واحدة على الوتر بينما ينتقل النمط
- في نموذج موجة وترية مرفوع، تهتز نقطة محددة للأعلى والأسفل بينما ينتقل الاضطراب أفقيًا. ينقل الموجة الطاقة؛ لا تسافر النقطة المحددة بشكل دائم مع كل قمم.
- اتجاه الاهتزاز واتجاه الانتشار معلومات مختلفة. علاقتها المتعامدة تجعل هذه حالة مستعرضة؛ سهم الصفحة وحدها لن يحدد نوع الموجة.
في نموذج موجة الحبل المقدم، ماذا يتحرك على طول الحبل بينما يتذبذب نقطة محددة؟
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
فرق بين حركة نقطة الوسط وانتشار الاضطراب في النموذج المذكور. لا تحوله إلى ادعاء بأن أسطح المياه الحقيقية لا يمكن أن تحتوي أيضًا على تيارات أو انجراف.
عرّف الطول الموجي والتردد والسعة
- الطول الموجي هو المسافة بين نقاط متتالية في نفس الطور، مثل القمم المجاورة. التردد يعد عدد الاهتزازات الكاملة في الثانية.
- السعة هي أقصى إزاحة عن وضع التوازن. الارتفاع من القمة إلى القاع يساوي ضعف السعة؛ لا أي من القياسين يمثل المسافة بين القمم.
الارتفاع من القمة إلى التوابع هو نفس الكمية المعرّفة كالمسافة بين قمم متتالية.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
خطأ: الأولى ضعف السعة؛ مسافة القمم هي الطول الموجي.
احسب السرعة من الكميات المتوافقة
- سرعة الموجة تتبع $v=f\lambda$. المعطيات $f=5.0\ \text{Hz}$ و$\lambda=0.40\ \text{m}$ تعطي $v=5.0\times0.40=2.0\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- الهرتز يعني اهتزازات كاملة في الثانية الواحدة. استخدم الطول الموجي بالمتر لهذه الوحدة؛ وتحويل 40 سم إلى 0.40 م قبل الضرب يتجنب خطأً بمقدار 100.
للموجة تردد 250 هرتز وطول موجي 1.4 متر. ما سرعتها بوحدة م/ث؟
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
استخدم v = fλ. تعطي القيم المقدمة v = 250 × 1.4 = 350 م/ث. هذا وحده لا يحدد الموجة كصوت أو وسطها.
احسب الدور وتفسر النتيجة
- الدور هو الزمن المستغرق لاهتزاز كامل واحد: $T=1/f=1/5.0=0.20\ \text{s}$. هذا ليس زمن انتقال نقطة محددة لمسافة طول موجي واحد على الوتر.
- مع سعة 0.030 م، يكون الارتفاع من القمة إلى القاع $H=2A=2\times0.030=0.060\ \text{m}$. وهذا مختلف عن الطول الموجي 0.40 م؛ فإن تغيير السعة وحدها لا يحدد ترددًا جديدًا.
توفر سؤال منفصل 250 هرتز و1.4 متر. حسابها هو $v=f\lambda=250\times1.4=350\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$. لا تحدد هذه الكميتان الموجة كموجة صوتية ولا تحدد وسطها.
للموجة الخيطية المقدمة تردد 5.0 هرتز. ما هو دورها بالثواني؟
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
T = 1/f = 1/5.0 = 0.20 s.
السعة هي 0.030 متر. ما الارتفاع المتوقع من القمة إلى التوابع بالأمتار؟
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
H = 2A = 2 × 0.030 = 0.060 m.
قارن الأنواع باستخدام الاتجاهين
- الموجات المستعرضة تهتز بشكل عمودي على اتجاه الانتشار، بينما الموجات الطولية تهتز بالتوازي مع الاتجاه، كما في موجات الانضغاط عبر نابض أو الصوت في الهواء.
- يمتد الطيف الكهرومغناطيسي من موجات الراديو إلى أشعة غاما. لا تحتاج الموجات الكهرومغناطيسية إلى وسط مادي وتتشارك سرعة في الفراغ؛ وهذا لا يمنح الموجات الميكانيكية نفس السرعة.
صل كل نوع موجة بمثال.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
الموجات المستعرضة تتذبذب عبر اتجاه الحركة؛ الطولية تتذبذب على طولها.
تنتقل موجات الراديو والأشعة السينية بنفس السرعة في الفراغ.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
الموجات الكهرومغناطيسية تشترك في سرعة الفراغ بينما تكون لها ترددات وأطوال موجية مختلفة. العبارة تتعلق بالفراغ، وليس بكل وسط مادي أو موجة ميكانيكية.
تحقق من المعادلة والشروط المذكورة
- اكتب المعادلة المطلوبة بالرموز، وحوّل الوحدات، ثم احسب النتيجة وأشر إلى ما تقاسه القيمة. إن استخدام قيمة 350000 بدلاً من 350 للسؤال المنفصل يشير إلى وجود مشكلة في الحساب أو التحويل تستحق التحقق.
- حافظ على التمييز بين اتجاه الاهتزاز، والانتشار، والسعة، والطول الموجي، والدور، والسرعة. حدد الوسط والشروط قبل مقارنة السرعات؛ فقد تحتوي المياه الحقيقية أيضاً على تيارات أو انجراف يتجاوز نموذج الموجة المثالي.
استخدم $v=f\lambda$ و$T=1/f$ و$H=2A$ لأسئلة مختلفة. لا تحل محل نتيجة الموجات الميكانيكية بسرعة الضوء في الفراغ الكهرومغناطيسية.
حسبت موجة 250 هرتز و1.4 متر المعطاة بمقدار 350000 م/ث. أي حساب أو وحدات ستتحقق منها؟
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
مثال: "سأتحقق من تحويل الطول الموجي والضرب، لأن 250 هرتز ضرب 1.4 متر يعطي 350 م/ث."