اشترك بخدمة البريد ليصلك جديدنا ..

حل أسئلة التقويم للفصل السابع (الاهتزازات والموجات )

الخميس، 28 ديسمبر 2017



بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

حل أسئلة التقويم للفصل السابع (الاهتزازات والموجات )

نبدأ على بركة الله ...

خريطة المفاهيم

24. أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات والرموز التالية: السعة، التردد، T،λ، ν.



الحل:



إتقان المفاهيم

25. ما الحركة الدورية؟ أعط ثلاثة أمثلة عليها.
الحل:
الحركة الدورية حركة تعيد نفسها بشكل دوري منتظم . ومن الأمثلة عليها : اهتزاز نابض معلق في نهايته كتلة وتأرجح بندول بسيط والحركة الدائرية المنتظمة .

26. ما الفرق بين الزمن الدوري والتردد؟ وكيف يرتبطان؟
الحل:
التردد هو عدد الدورات أو التكرارات في الثانية ، والزمن الدوري هو الزمن الذي يتطلبه إكمال دورة واحدة . والتردد يساوي مقلوب الزمن الدوري .

27. إذا حقق نابض هوك؛ فكيف يكون سلوكه؟
الحل:
ينضغط النابض أو يستطيل مسافة تتناسب طرديا مع القوة المؤثرة فيه .

28. كيف يمكن أن نستخلص من رسم بياني للقوة والإزاحة لنابض ما قيمة ثابت النابض ؟
الحل:
ثابت النابض يساوي ميل المنحنى البياني لتغير F مع x .

29. كيف يمكن أن نستخلص من رسم بياني للقوة والإزاحة طاقة الوضع في نابض ما ؟
الحل:
طاقة الوضع تساوي المساحة تحت المنحنى البياني لتغير F مع x .

30. هل يعتمد الزمن الدوري لبندول على كتلة ثقله؟ وهل يعتمد على طول خيطه؟ وعلام يعتمد الزمن الدوري للبندول أيضا؟
الحل:
لا . نعم . يعتمد على تسارع الجاذبية الأرضية .

31. ما الطرائق العامة لانتقال الطاقة؟ أعط مثالين على كل منها.
الحل:
طريقتان . تنقل الطاقة بانتقال الجسيمات والموجات . هناك أكثر من مثال على كل منهما : البيسبول والرصاصة لانتقال الجسيمات ، وموجات الصوت والضوء لانتقال الموجات .

32.ما الفرق الرئيس بين الموجات الميكانيكية والموجات الكهرومغناطيسية؟
الحل:
الاختلاف الرئيس هو أن الموجات الميكانيكية تحتاج إلى وسط ناقل لتنتقل خلاله ، أما الموجات الكهرومغناطيسية فلا تحتاج إلى وسط ناقل .

33. ما الفروق بين الموجة المستعرضة، والموجة الطولية والموجة السطحية؟
الحل:
تسبب الموجات المستعرضة اهتزاز جسيمات الوسط الناقل في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجة . أما الموجات الطويلة فتسبب اهتزاز جسيمات الوسط في اتجاه مواز لاتجاه انتشار الموجة . أما الموجات السطحية فلها صفات الموجتين الطويلة والمستعرضة .

34. ما الفرق بين النبضة الموجية والموجة الدورية؟
الحل:
النبضة الموجية 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 تتغير سرعة الموجات في النابض؟ وضح ذلك.
b. هل يتغير تردد الموجة في النابض؟ وضح ذلك.
الحل:
    a.   لا تتغير سرعة الموجات ، لأنها تعتمد فقط على الوسط للناقل .
    b.  يمكن تغيير التردد عن طريق تغيير تردد مولد الموجات .

36.افترض أنك ولدت نبضة خلال حبل، فكيف تقارن موضع نقطة على الحبل قبل وصول النبضة مقارنة بموضع النقطة بعد مرور النبضة؟
الحل:
بمجرد مرور النبضة فإن هذه النقطة تعود تماما كما كانت قبل وصول النبضة .

37. افترض أنك ولدت موجة مستعرضة بهز أحد طرفي نابض جانبيا، فكيف يكون تردد يدك مقارنة بتردد الموجة؟
الحل:
يكونان متساويين .

38. متى تكون النقاط في موجة في نفس الطور؟ ومتى تكون في حالة اختلاف في الطور؟ أعط مثالا على كل حالة.
الحل:
تكون النقاط في الطور نفسه إذا كان لها نفس الإزاحة والسرعة المتجهة . وخلاف ذلك تكون النقاط في حالة اختلاف في الطور . فمثلا تكون قمتان في الموجة في الطور نفسه أحدهما بالنسبة إلى الأخرى . أما القمة والقاع فلا يكونان في الطور نفسه أحداهما بالنسبة إلى الآخر .

39. صف العلاقة بين سعة موجة والطاقة التي تحملها.
الحل:
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 يبقى التردد ثابتا.



الحل:
يعتمد التردد فقط على معدل اهتزاز الحبل الرفيع ، والذي بدوره يؤدي إلى اهتزاز الحبل السميك بالتردد نفسه .

41. ثبتت شريحة فلزية رقيقة من مركزها، ونثر عليها سكر. فإذا نقر على قوس بالقرب منها فإن أحد طرفيها يبدأ في الاهتزاز، ويبدأ السكر في التجمع في مساحات محددة، ويتحرك مبتعدا عن مساحات أخرى. صف هذه المناطق بدلالة الموجات الموقوفة.
الحل:
المساحات الخالية هي مناطق البطون ، حيث يكون فيها أكبر اهتزاز . أما المساحات التي يتجمع فيها السكر فهي مناطق العقد والتي لا يكون عندها اهتزاز .

 42. إذا اهتز حبل مشكلا أربعة أجزاء أو أقسام فإنك تستطيع أن تلمس عددا من النقاط عليه دون أن تحدث اضطرابا في حركته. بين عدد هذه النقاط.
الحل:
تتكون موجة موقوفة ، ويتكون خمس نقاط .

43. مرت مقدمات موجات بزاوية من وسط إلى آخر، وتحركت فيه بسرعة مختلفة. صف تغيرين في مقدمات الموجات، وما الذي لم يتغير؟
الحل:
يتغير كل من الطول الموجي واتجاه مقدمات الموجة . أما التردد فلا يتغير .


تطبيق المفاهيم

44. تهتز كرة أعلى وإلى أسفل عند طرف نابض مثبت رأسيا. صف تغيرات الطاقة التي تحدث خلال دورة كاملة. وهل تغيرت الطاقة الميكانيكية الكلية؟
الحل:
تكون طاقة الوضع المرونية عند أسفل الحركة عند قيمتها العظمى ، وطاقة وضع الجاذبية عند قيمتها الصغرى ، والطاقة الحركية صفرا . أما عند وضع الاتزان فتكون الطاقة الحركية (KE) عند قيمتها العظمى ، وطاقة الوضع المرونية صفرا . و عند أعلى نقطة في مسار الحركة – لحظة الارتداد إلى أسفل – تكون الطاقة الحركية (KE) صفرا ، وطاقة الوضع الجاذبية عند قيمتها العظمى ، وطاقة الوضع المرونية عند قيمتها العظمى . وتكون الطاقة الميكانيكية الكلية محفوظة .

45. هل يمكن استخدام ساعة بندول في محطة فضائية دولية تتحرك في مدارها؟ وضح ذلك.
الحل:
لا ، تكون المحطة الفضائية في حالة سقوط حر ، ولذلك تكون القيمة الظاهرية لثابت الجاذبية g صفرا ، ولا يتأرجح البندول .

46. افترض أنك أمسكت قضيبا فلزيا طوله 1m، وضربت أحد طرفيه بمطرقة، في اتجاه مواز لطوله ثانيا. صف الموجات المتولدة في الحالتين.
الحل:
تتولد في الحالة الأولى موجات طولية ، أما في الحالة الثانية فتتولد موجات مستعرضة .

47. افترض أنك غمست إصبعك بشكل متكرر في حوض مملوء بالماء لتوليد موجات دائرية، فماذا يحدث لطول الموجة إذا حركت إصبعك بسرعة؟
الحل:
يزداد تردد الموجات ، وتبقى السرعة نفسها ، ويقل الطول الموجي .

48. افترض أنك أحدثت نبضة واحدة في نابض مشدود، فما الطاقة التي يتطلبها إحداث نبضة لها ضعف السعة؟
الحل:
تقريبا أربعة أضعاف الطاقة .

49. تكون النبضة اليسرى في كل واحدة من الموجات الموضحة في الشكل 7-19 أدناه هي النبضة الأصلية، وتتحرك إلى اليمين، وتكون النبضة التي في المركز هي النبضة المنعكسة، بينما تكون النبضة اليمنى هي النبضة النافذة. صف صلابة الحد الفاصل عند النقاط A, B,C,D .



الحل:
يكون الحد الفاصل A أكثر صلابة ، أما الحد الفاصل B فيكون أقل صلابة ، ويكون الحد الفاصل C أقل صلابة ، ويكون الحد الفاصل D أكثر صلابة .


إتقان حل المسائل

7-1 الحركة الدورية

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



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



الحل:



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



53. ما مقدار طاقة الوضع المختزنة في نابض عندما يستطيل مسافة 16 cm علما بأن مقدار ثابته يساوي 27 m/s؟
الحل:



54. يبين الشكل 7-21 العلاقة البيانية بين القوة المؤثرة في نابض ومقدار استطالته. احسب مقدار:
a. ثابت النابض.
b. الطاقة المختزنة في النابض عندما يستطيل ويصبح طوله 0.5m.


الحل:
     a.    

     b.    



7-2 خصائص الموجات

55. موجات المحيط إذا كان طول موجة محيطية  12.0m ، وتمر بموقع ثابت كل 3.0s ، فما سرعة الموجة؟
الحل:



56. تنتقل موجة ماء في بركة مسافة 3.4m في 1.8s. فإذا كان الزمن الدوري للاهتزازة الواحد يساوي 1.1s، فاحسب مقدار:
a. سرعة موجات الماء.
b. الطول الموجي لهذه الموجات.
الحل:
    a.      

    b.     



57. السونار يرسل سونار (جهاز يكشف المواقع تحت سطح الماء عن طريق الصدى) في الماء إشارة ترددها 1.00×Hz وطولها الموجي يساوي 1.50 mm. احسب مقدار:
a. سرعة الإشارة في الماء.
b. الزمن الدوري للإشارة في الماء.
c. الزمن الدوري للإشارة في الهواء.
الحل:
    a.      

    b.    

    c.      

الزمن الدوري و التردد لا يتغيران


58. جلس عمر وطارق بعد السباحة على شاطئ بركة، وقدرا المسافة الفاصلة بين قاع الموجة السطحية وقمتها بمقدار 3.0m، فإذا عدا 12 قمة مرت بالشاطئ خلال 20.0s، فاحسب سرعة انتشار الموجات.
الحل:



59. الزلال إذا كانت سرعة الموجات المستعرضة الناتجة عن زلزال8.9k/m  وسرعة الموجات الطولية 5.1km/s، وسجل جهاز السيزموجراف زمن وصول الموجات المستعرضة قبل وصول الموجات الطولية ب68s ، فكم يبعد مركز الزلزال؟
الحل:



بعد المركز الزلزال :



7-3 سلوك الموجات

60. إذا كانت سرعة الموجة في وتر طوله 63cm تساوي 265m/s، وقد حركته من مركزه بسحبه إلى أعلى ثم تركته، فتحركت نبضة في الاتجاهين، ثم انعكست النبضتان عند نهايتي الوتر:
a. فما الزمن الذي تحتاج إليه النبضة حتى تصل طرف الوتر ثم تعود إلى مركزه؟
b. هل يكون الوتر أعلى موضع سكونه أم أسفله عندما تعود النبضتان؟
c. إذا حركت الوتر من نقطة تبعد 15cm عن أحد طرفيه فأين تلتقي النبضتان؟
الحل:
 .a



.b تنقلب النبضات عندما تنعكس عن وسط أكثر صلابة ، لذلك يكون اتجاه النبضة المنعكسة إلى أسفل .

 c.    15 cm  من الطرف الآخر .

           

مراجعة عامة

61. ما الزمن الدوري لبندول طوله 1.4m؟
الحل:



62. موجات الراديو تبث إشارات راديو -Am بترددات بين 550kHz و1600 kHz وتنتقل بسرعة 3.00×m/s ، أجب عما يلي:
a. ما مدى الطول الموجي لهذه الإشارات ؟
b. إذا كان مدى تردادت FM بين 88MHz (ميجا Hz) و 108MHz وتنتقل بالسرعة نفسها، فما مدى الطول الموجي لموجات FM؟
الحل:
              a.    
            
                             
المدى من 190 m إلى 550 m.
            
            b.     



المدى من 2.8 m إلى 3.4 m.


63.القفز بالحبل المطاطي قفز لاعب من منطاد على ارتفاع عال بوساطة حبل نجاة قابل للاستطالة طوله 540m، وعند اكتمال القفزة كان اللاعب معلقا بالحبل الذي أصبح طوله 1710m. ما مقدار ثابت النابض لحبل النجاة إذا كانت كتلة اللاعب 68kg؟
الحل:



64. تأرجح جسر يتأرجح طارق وحسن على جسر بالحبال فوق أحد الأنهار، حيث يربطان حبالهما عند إحدى نهايتي الجسر، ويتأرجحان عدة دورات جيئة وذهابا، ثم يسقطان في النهر. أجب عن الأسئلة التالية:
a. إذا استخدم طارق حبلا طوله 10.0m ، فما الزمن الذي يحتاج إليه حتى يصل قمة الدورة في الجانب الآخر من الجسر؟
b. إذا كانت كتلة حسن تزيد 20kg على كتلة طارق، فكم تتوقع أن يختلف الزمن الدوري لحسن عما هو لطارق؟
c. أي نقطة في تكون عندها KE أكبر ما يمكن؟
d. أي نقطة في تكون عندها PE أكبر ما يمكن؟
e. أي نقطة في تكون عندها KE أقل ما يمكن؟
f. أي نقطة في تكون عندها PE أقل ما يمكن؟
الحل:
         
       a.    
                
                   
        b.   لن يكون هناك اختلاف .
     c.    عند أسفل التأرجح
 d.  عند قمة التأرجح
     e.   عند قمة التأرجح
     f.    عند أسفل التأرجح

65. نوابض السيارات إذا أضيفت حمولة مقدارها 45kg إلى صندوق سيارة صغيرة جديدة، ينضغط النابضان الخلفيان مسافة إضافية مقدارها 1.0cm، احسب المقدار:
a. ثابت النابض لكل من النابضين الخلفيين.
b. طاقة الوضع الإضافية المختزنة في كل من النابضين الخلفيين بعد تحميل صندوق السيارة.
الحل:  
            
              a.    
                  

             b.     
         



التفكير الناقد

66. حلل واستنتج إذا لزمت قوة مقدارها 20N لأحداث استطالة في نابض مقدارها 0.5m، فأجب عما يلي:
a. ما مقدار ثابت النابض؟
b. ما مقدار الطاقة المختزنة في النابض؟
c. لماذا لا يكون الشغل المبذول لإطالة النابض مساويا لحاصل ضرب القوة في المسافة، أو 10J؟
الحل:
     a.     

       b.    




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

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

     a.   مثل بيانيا القوة المؤثرة في النابض مقابل الاستطالة في النابض، على أن ترسم القوة على المحورy.

     b.  احسب ثابت النابض من الرسم البياني.

     c.   استخدم الرسم البياني في إيجاد طاقة الوضع المرونية المختزنة في النابض عندما يستطيل مسافة0.50

الحل:
      a.    

      b.  

   
    c.     



68. تطبيق المفاهيم تتكون تموجات 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 النوابض 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 ؟




الحل:



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. أي النموذجين تؤيد؟ ولماذ؟
الحل:
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، فأجب عما يلي:
a. ما مقدار الطاقة الحركية النهائية للسيارة؟
b. ما أقل مقدار من الشغل بذله محرك السيارة؟
c. ما مقدار التسارع المتوسط للسيارة؟
الحل:
    a.     

    b.  أقل مقدار من الشغل يجب أن يساوي الطاقة الحركية (KE) ، أي 8.8 x 106 J
    
    c.      









تم بحمد الله


نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "



بالتوفيق للجميع ...^_^




اترك تعليقا