خصائص الموجات إعداد المعلمة تهاني محمد حكمي بسم الله الرحمن الرحيم خصائص الموجات إعداد المعلمة تهاني محمد حكمي

في درسنا هذا نسعى إلى تحقيق مجموعة من الأهداف وهي أن تحدد كيف تنقل الموجات الطاقة دون أن تنقل مادة الوسط . أن تُميِّز بين الموجات المستعرضة و الموجات الطولية . أن تربط بين سرعة الموجة و طولها الموجي . أن تربط بين سرعة الموجة و ترددها . في درسنا هذا نسعى إلى تحقيق مجموعة من الأهداف وهي

بسم الله والصلاة و السلام على رسول الله نبينا محمد وعلى آله وصحبه ومن والاه... أما بعد والآن لنتخيل أننا خرجنا في رحلة و جلسنا بالقرب من إحدى البحيرات , و فجأة بدأ المطر ينهمر بغزاره , ثم بدأ سطح البحيرة يهتز

طبق/ي إستراتيجيةالدقيقة الواحدة للإجابة على السؤال التالي صف /ي ما يتكون على سطح البحيرة لحظة سقوط المطر . طبق/ي إستراتيجيةالدقيقة الواحدة

تظهر حلقات دائرية متحدة المركز و تنتشر في جميع الاتجاهات وهي تتحرك للأعلى و الأسفل .

ولكن ما سبب انتشار الحلقات الدائرية على سطح الماء بعد سقوط المطر . عند اصطدام قطرات المطر بسطح الماء تنتقل الطاقة التي تحملها إلى جزيئات الماء , وهكذا تنتقل الطاقة من جزئي للآخر مسببة اضطراب على السطح . إن الاضطراب الحادث على سطح الماء هو مثال للموجات .

إذن ما هي الموجة . هي اضطراب يحمل الطاقة خلال المادة أو الفراغ . والآن ياتُرى ما المقصود بالنبضة الموجية . هي ضربة مفردة أو اضطراب ينتقل خلال الوسط . وما هي الموجة الدورية . انتشار الموجة إلى أعلى و إلى أسفل بالمعدل نفسه .

ماذا نستنتج من هذا النشاط . الأمثلة على الموجات عديدة ومنها ما يؤديه جمهور المشجعين في الملاعب الرياضية الكبيرة .. بالتعاون مع أفراد مجموعتك قم ( قومي ) بتمثيل نموذج لهذه الموجات ماذا نستنتج من هذا النشاط . أن الاضطراب ينتقل حاملاً معه الطاقة دون أن تنتقل جزيئات الوسط

تجربة إضافية توضح انتقال الطاقة دون انتقال جزيئات الوسط تجربة إضافية توضح انتقال الطاقة دون انتقال جزيئات الوسط الأدوات :- نابض أو حبل – خيط صوف أو شريط ملون الخطوات :- اربط الخيط في إحدى حلقات النابض , ثم ولد موجة . الاستنتاج :- تنتقل الموجة حتى تصل للحلقة التي بها الخيط مما يؤدي إلى تحركهما معاً ثم تتجاوزهما الموجة , مع بقاء الخيط و الحلقة في موضعهما السابق

طبق/ي إستراتيجية فكر – ناقش – اتفق وذلك لحل خريطة المفاهيم التالية طبق/ي إستراتيجية فكر – ناقش – اتفق وذلك لحل خريطة المفاهيم التالية تنقسم الموجات إلى قسمين مثال مثال

تنقسم الموجات إلى قسمين موجات كهرومغناطيسية وهي التي لا تحتاج لوسط مادي لانتقالها موجات ميكانيكية وهي التي تحتاج لوسط مادي لانتقالها مثل موجات الضوء مثل موجات الماء و الصوت

عرض مقطع فيديو يوضح أنواع الموجات الميكانيكية https://www.youtube.com/watch?v=XQ3jNpTb5M0

بعد مشاهدتك للمقطع السابق صنف /ي الموجات في كل شكل مما يأتي بعد مشاهدتك للمقطع السابق صنف /ي الموجات في كل شكل مما يأتي موجات طولية لأن انتشار الموجة موازي لحركة دقائق الوسط ( جزيئات الوسط ) أيضاً لأنها تتكون من تضاغطات و تخلخلات .

أيضاً لأنها تتكون من قمم وقيعان . موجة مستعرضة :- لأن خط انتشار الموجة متعامد مع حركة دقائق الوسط ( جزيئات الوسط الناقل ) أيضاً لأنها تتكون من قمم وقيعان . قمة الموجة هي أعلى نقطة في الموجة قاع الموجة هي اسفل نقطة في الموجة

موجات سطحية , صف /ي حركة الجزيئات على سطح الماء. ما نوع الموجات في الشكل التالي موجات سطحية موجات سطحية , صف /ي حركة الجزيئات على سطح الماء. تتحرك الجسيمات على سطح الماء في اتجاه موازٍ و عمودي على اتجاه حركة الموجة .

عرض سريع توليد موجات طولية و موجات مستعرضة في نابض عرض سريع توليد موجات طولية و موجات مستعرضة في نابض الأدوات :- نابض الخطوات :- نفّذ /ي العرض في مدخل طويل , بحيث يتم تثبيت أحد طرفي النابض , ثم يتم توليد موجات طولية وذلك بضغط مجموعة من حلقات النابض ثم تركها حره . ثم يتم توليد موجات مستعرضة بتحريك اليد بشكل عمودي على حركة الموجة في النابض. الاستنتاج :- الموجات الطولية تتكون من تضاغطات و تخلخلات , أما الموجات المستعرضة فتتكون من قمم و قيعان .

والآن وبعد أن تعرفنا على أنواع الموجات الميكانيكية , هُناك سؤال بدأ يشغل تفكيري و السؤال هو كالتالي :- هل سعة الموجة تؤثر في سرعتها . للإجابة على هذا السؤال سوف يتم تنفيذ العرض السريع التالي

عرض سريع ( السعة و سرعة النبضة ) الأدوات :- نابض – ساعة إيقاف الخطوات :- نفّذ /ي العرض في مدخل طويل , بحيث يتم تثبيت أحد طرفي النابض , ثم يتم تكليف أحد الطلاب ( الطالبات ) باستخدام ساعة الإيقاف , لقياس الزمن الذي يتطلبة انتقال نبضة ذات سعة قليلة , ثم نبضة أخرى ذات سعة كبيرة , حتى تقطعا مسافة تعادل طول الناض . الاستنتاج :- سرعتي النبضتين متماثلتان , لأن قياس الزمن و الإزاحة مثماثله .

إذن سرعة الموجة لا تؤثر في سعتها ,, فالسرعة إحدى خصائص الموجة التي تعتمد على الوسط الناقل , بينما تعتمد السعة على كيفية توليد الموجة

من خلال ما سبق نجد أن هناك طرائق عديدة لوصف الموجة و قياسها إذ تعتمد خصائص بعض الموجات على كيفية توليدها , في حين تعتمد خصائصها الأخرى على الوسط الذي تنتقل خلاله

بالتعاون مع أفراد مجموعتك أكمل/ي خريطة المفاهيم التالية خصائص الموجة ........................ ........................ ........................ ........................ ........................ ........................ ......................... ......................... ......................... ......................... ......................... ......................... . ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... . ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... . ....................... ....................... ....................... ....................... ....................... .......................

خصائص الموجة 1/ السرعة v و تعتمد على الوسط الذي تنتقل خلاله , و لحساب السرعة نقيس إزاحة قمة الموجة d∆ ثم قسمة الناتج على الفترة الزمنية ∆t 5/ الزمن الدوري T و التردد f. وهما يستخدمان فقط لوصف الموجات الدورية , كما أن تردد الموجة يساوي مقلوب زمنها الدوري 4/ فرق الطور أي نقطتين في الموجة تكونان في الطور نفسه إذا كانت المسافة بينهما تساوي طولاً موجياً واحداً أو مضاعفاته , أيضاً إذا كان لهما الإزاحة نفسها عن موضع الإتزان . 2/ السعة A و تعتمد على كيفية توليدها و لذا يجب بذل شغل أكبر لتوليد موجة سعتها أكبر , وكلما زادت السعة زادت الطاقة التي تحملها الموجة . 3/ الطول الموجي λ أقصر مسافة بين نقطتين يتكرر فيهما نمط الموجة نفسه. فالمسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين تساوي الطول الموجي

قارن /ي بين التردد و الزمن الدوري من حيث التعريف و الوحدة . التردد F الزمن الدوري T التعريف عدد الاهتزازات التي يُتمها الجسم في الثانية الواحدة هو الزمن اللازم حتى يُتم الجسم دورة كاملة . الوحدة الهيرتز HZ االثانية S ملاحظة : يعتمد الزمن الدوري للموجة و ترددها على مصدرها فقط و لا يعتمدان على الوسط الذي تنتقل خلاله أو على سرعة الموجة .

حدد/ي الخصائص التي تقيس الموجة في كل شكل من الأشكال التالية الطول الموجي λ موجات مختلفة في الطور سعة الموجة A

تمثيل الموجات يمكن تمثيل الموجات بيانياً كما في الشكل الموجود أمامك , والذي من خلاله يمكننا إيجاد قيمة كلاً من λ و A حيث 4.0 m = λ A= 0.2 m

أما السرعة فيمكن إيجادها باستخدام معادلة طول الموجة حيث v / f = λ و من خلال الشكل التالي يمكننا إيجاد قيمة كلاً من λ و T و f و A وكذلك السرعة v حيث 2.0 m = λ T= 2.0 s f= 1 / T = 1 / 2 = 0. 5 Hz A= 0.2 m أما السرعة فيمكن إيجادها باستخدام معادلة طول الموجة حيث v / f = λ ومنها f ×v = λ أي أن 1 m/s = 0.5 × v = 2

يمكن استخدام العلاقة f ×v = λ عند دراسة الصوت و الضوء و نظرية الكم . ملاحظات يمكن اعتبار الشكل a لقطة سريعة تبين سعات النقاط عند لحظة معينة خلال وسط ما كما يمكن اعتبار الشكل b بوصفه سجلاً زمنياً يمثّل سعات جسيم مفرد في موضع معين خلال الوسط إن حركة معظم الموجات الميكانيكية يمكن إظهارها كنموذج للحركة التوافقية البسيطة . يمكن استخدام العلاقة f ×v = λ عند دراسة الصوت و الضوء و نظرية الكم .

التقويم النهائي تنتقل موجة صوتية ترددها 855 Hz خلال قضبان سكة حديد بسرعة 5130 m/s احسب /ي مقدار:- طولها الموجي . زمنها الدوري . إذا ولّدْت موجة مستعرضة في حبل عن طريق هزّ يدك و تحريكها من جانب إلى آخر , ثم بدأت تهزّ الحبل أسرع من دون تغيير المسافة التي تتحركها يدك , فماذا يحدث لكلاً من : السعة و الطول الموجي و التردد و الزمن الدوري و سرعة الموجة . λ= V/f = 5130/855 = 6.00 m T= 1/f = 1/855 = 0.00117 S لا تتغير كل من السعة و السرعة إلا أن التردد يزداد , في حين يقل كل من الزمن الدوري و الطول الموجي .

هل الموجة ذات السعة القليلة المتولدة في نابض ثقيل الوزن تحمل طاقة أكبر من الموجة ذات السعة الكبيرة المتولدة في نابض خفيف الوزن . ممكن ولكن ليس ذلك ضرورياً , فهناك العديد من العوامل التي تؤثر في طاقة الموجة وفي سعتها كما قد تتضمن القوة المؤثرة في النابض و مقاومة النابض و مرونة المادة . أما إذا كانت سعتا النابضين متساويين فإن القوة التي أثرت في النابض الكبير أكبر من تلك التي أثرت في النابض الصغير لأننا نحتاج إلى مزيد من الشغل للتغلب على قوى مقاومة النابض الأكبر .

والسلام عليكم ورحمة الله و بركاته تم بحمد الله