العلوم الفيزيائية — الموجات الصوتية: تعريفها وخصائصها (التردد والطول الموجي والشدة والسرعة) مع تمارين محلولة — الأولى ثانوي — المنهاج الجزائري

الأهداف التعليمية

• تعريف الموجة الصوتية وبيان طبيعتها الميكانيكية
• التعرف على خصائص الموجات الصوتية: التردد، الطول الموجي، السرعة، الشدة
• التمييز بين الموجات الصوتية المسموعة وفوق السمعية وتحت السمعية
• تطبيق العلاقة v = λ × f في حل المسائل
• فهم دور الموجات الصوتية في التطبيقات التكنولوجية (السونار، التصوير الطبي)

1. تعريف الموجة الصوتية

الموجة الصوتية هي اضطراب ميكانيكي ينتقل في الأوساط المادية (الصلبة، السائلة، الغازية) على شكل تتابع من تضاغطات وتخلخلات. لا تنتقل الموجات الصوتية في الفراغ لأنها تحتاج إلى وسط مادي لانتقالها.

2. خصائص الموجات الصوتية

أ. التردد (f)

عدد الذبذبات الكاملة التي يحدثها مصدر الصوت في الثانية الواحدة. يقاس بوحدة الهرتز (Hz).

• الموجات تحت الصوتية: f < 20 Hz
• الموجات الصوتية (المسموعة): 20 Hz ≤ f ≤ 20,000 Hz
• الموجات فوق الصوتية: f > 20,000 Hz

ب. الطول الموجي (λ)

المسافة بين تضاغطين متتاليين أو تخلخلين متتاليين في الموجة الصوتية. يقاس بوحدة المتر (m).

ج. سرعة انتشار الصوت (v)

تعتمد سرعة الصوت على الوسط الناقل ودرجة حرارته:

• في الهواء (عند 20°C): v ≈ 340 m/s
• في الماء: v ≈ 1480 m/s
• في الفولاذ: v ≈ 5000 m/s

العلاقة بين السرعة والتردد والطول الموجي: v = λ × f

د. شدة الصوت (I)

الطاقة التي تنقلها الموجة الصوتية عبر وحدة المساحة في وحدة الزمن. تقاس بوحدة (W/m²). مستوى الشدة الصوتية يقاس بالديسيبل (dB).

3. تطبيقات الموجات الصوتية

• السونار: استخدام الموجات فوق الصوتية لكشف الغواصات وقياس أعماق البحار
• التصوير الطبي (الإيكوغرافيا): تصوير الأجنة والأعضاء الداخلية باستخدام الموجات فوق الصوتية
• التنظيف بالموجات فوق الصوتية: تنظيف المجوهرات والأجهزة الدقيقة
• قوانين الانعكاس والصدى: يستخدم في قياس المسافات والكشف عن العوائق

4. تمارين محلولة

التمرين 1:

سافر صوت مدفع عبر الهواء فقطع مسافة 1020 m في 3 ثوان. احسب سرعة الصوت في الهواء.

الحل:

v = d / t = 1020 / 3 = 340 m/s

التمرين 2 (بكالوريا):

موجة صوتية ترددها 440 Hz تنتشر في الهواء بسرعة 340 m/s. احسب طولها الموجي.

الحل:

λ = v / f = 340 / 440 = 0.773 m

التمرين 3:

أصدرت سفينة موجة صوتية نحو قاع البحر فرجع الصدى بعد 3 ثوان. إذا كانت سرعة الصوت في الماء 1500 m/s، فما عمق البحر؟

الحل:

المسافة الكلية = v × t = 1500 × 3 = 4500 m

عمق البحر = المسافة الكلية / 2 = 4500 / 2 = 2250 m

📍 دروس مشابهة

• الشغل في الفيزياء: مفهومه وتعريفه القانوني وحسابه مع تمارين محلولة — العلوم الفي
• التيار الكهربائي والمقاومة الكهربائية: قانون أوم وتطبيقاته مع تمارين محلولة — ال
• الضغط في السوائل والغازات: مفهوم الضغط، مبدأ باسكال، الضغط الجوي مع تمارين محلول