مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
تمارين بكالوريا في الموجات الميكانيكية
الموجات الميكانيكية من أهم موضوعات الفيزياء في البكالوريا. هذا الدرس يقدم تمارين شاملة حول خصائص الموجات وسرعتها وترددها وطولها الموجي.
أولا: تعريف الموجة الميكانيكية
الموجة الميكانيكية هي اضطراب ينتشر في وسط مادي (صلب، سائل، غاز) دون نقل للمادة. تنقل الموجة الطاقة من نقطة إلى أخرى.
العلاقة الأساسية: v = λ × f حيث v السرعة (m/s)، λ الطول الموجي (m)، f التردد (Hz).
الدور T = 1/f (بالثانية).
ثانيا: أنواع الموجات
الموجات المستعرضة: اهتزاز جزيئات الوسط عمودي على اتجاه الانتشار (مثال: الموجات على سطح الماء، الموجات في وتر مشدود).
الموجات الطولية: اهتزاز جزيئات الوسط في نفس اتجاه الانتشار (مثال: الموجات الصوتية، الموجات في نابض).
ثالثا: خصائص الموجات
التردد f: عدد الاهتزازات في الثانية الواحدة.
الطول الموجي λ: المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين.
السعة A: أقصى إزاحة عن وضع التوازن.
سرعة الانتشار v: تعتمد على خصائص الوسط (الكثافة، المرونة).
مثال 1: موجة صوتية ترددها 440Hz تنتشر في الهواء بسرعة 340m/s. احسب طولها الموجي.
الحل: λ = v/f = 340/440 = 0.773 m.
رابعا: تراكب الموجات والتداخل
مبدأ التراكب: عندما تلتقي موجتان، تكون الإزاحة المحصلة هي مجموع الإزاحتين.
التداخل البناء: يحدث عندما تلتقي قمة مع قمة (تعزيز).
التداخل الهدام: يحدث عندما تلتقي قمة مع قاع (إضعاف).
مثال 2: مصدران متماثلان للموجات يبعدان عن نقطة ما بمسافتين d₁ و d₂. إذا كان الفرق d₂-d₁ = 2λ، هل يحدث تداخل بناء أم هدام؟
الحل: الفرق يساوي عدداً صحيحاً من الأطوال الموجية (2λ)، إذن يحدث تداخل بناء.
خامسا: تطبيقات الموجات
الموجات الصوتية: الصدى، الموجات فوق الصوتية (السونار)، الرنين.
الموجات المائية: الأمواج في المحيطات، الطاقة الموجية.
الموجات في الأوتار: الآلات الموسيقية الوترية.
تمارين بكالوريا
- موجة ترددها 50Hz تنتشر بسرعة 300m/s. احسب طولها الموجي ودورها.
- ينتج مصدر اهتزازي 1200 اهتزازة في 20s. احسب التردد والدور.
- مصدران متماثلان ينتجان موجات طولها λ=2cm. نقطة P تبعد عن المصدرين بـ 8cm و 5cm. هل يحدث تداخل بناء أم هدام؟
- وتر طوله 1m يهتز بتردد أساسي 256Hz. احسب سرعة انتشار الموجة في الوتر.
- سمع شخص صوت الرعد بعد 3s من رؤية البرق. إذا كانت سرعة الصوت 340m/s، كم يبعد البرق عنه؟
خلاصة
الموجات الميكانيكية ظاهرة فيزيائية مهمة تنقل الطاقة عبر الأوساط المادية. العلاقة v=λf أساسية لحساب خصائص الموجات. ظواهر التداخل والرنين تطبيقات مهمة للموجات.
