سلوك الموجات - فيزياء1-3 - ثالث ثانوي

رابط الدرس الرقمي 3- سلوك الموجات Waves Behavior الأهداف www.ien.edu.sa عندما تصل موجة إلى الحد الفاصل بين وسطين فإنها غالبًا تنعكس وترتد إلى الخلف داخل الوسط نفسه. وفي حالات أخرى تمر الموجة كلها أو جزء منها خلال الحد الفاصل إلى وسط آخر، ويتغير اتجاهها عند الحد الفاصل. بالإضافة إلى أن العديد من خصائص سلوك • تربط بين سرعة الموجة الموجة، ماهي إلا نتيجة الحقيقة التي تنص على أنه : يمكن أن تكون هناك موجتان أو أكثر في الوسط نفسه خلال الزمن نفسه؛ بخلاف الجسيمات المادية؛ إذ لا يمكن لجسمين شغل الحيز نفسه خلال الزمن نفسه. الموجات عند الحواجز Waves at Boundaries وطبيعة الوسط الذي تتحرك فيه. • تصف كيفية انعكاس الموجات وانكسارها عند الحد الفاصل بين وسطين. تطبق مبدأ التراكب على تذكر من القسم السابق أن سرعة الموجة الميكانيكية تعتمد فقط على خصائص الوسط ظاهرة التداخل . الذي تمر خلاله، ولا تعتمد على سعة الموجة أو ترددها. فمثلاً، يؤثر عمق الماء في سرعة موجات الماء المتكونة فيه، كما تؤثر درجة حرارة الهواء في سرعة موجات الصوت التي تنتشر فيه، وتعتمد سرعة موجات النابض على مقدار قوة شدّه وعلى كتلة وحدة أطواله. بيّن ماذا يحدث عندما تمر موجة خلال حد فاصل بين وسطين كما في نابضين مختلفي السمك ومتصلي الطرفين. يبين الشكل 211 نبضة تتحرك من النابض الأكبر سمكا إلى النابض الأقل سمكًا، حيث تسمى الموجة التي تصطدم بالحد الفاصل بين النابضين الموجة الساقطة. لاحظ أن هناك اختلافًا في سرعة النبضة التي تنتقل من النابض الأسمك إلى النابض الأقل سمكا ، كما تبقى نبضة الموجة المنتقلة متجهةً إلى أعلى. ينعكس جزء من طاقة نبضة الموجة الساقطة إلى الخلف في اتجاه النابض السميك على شكل موجة مرتدة تسمى الموجة المنعكسة. وتحدّد خصائص كلا النابضين ما إذا كان اتجاه الموجة المنعكسة معتدلاً أو مقلوبًا. فعلى سبيل المثال، تنقلب الموجة المنعكسة إذا كانت سرعة الموجات في النابض الأقل سمكًا أكبر؛ لأنه أثقل أو أكثر صلابة. المفردات موجة ساقطة موجة منعكسة مبدأ التراكب التداخل العقدة البطن الموجة الموقوفة (المستقرة) مقدمة الموجة الشعاع العمود المقام قانون الانعكاس الانكسار الشكل 11-2 تمثل نقطة الاتصال بين طرفي النابضين الحد الفاصل بين الوسطين. فعندما تصل النبضة إلى الحد الفاصل (a) ينعكس جزء من النبضة وينفذ جزء آخر (b). 67 واصب عليم Ministry of Education 2024-1446 a b

a b الشكل 12-2 تقترب الموجة من ماذا يحدث لو كان الحد الفاصل حائطًا وليس نابضًا آخر؟ عندما تُطلق موجة في الحائط الصلب (a)، وتنعكس عنه نابض مثبت في حائط صلب مصقول تنعكس هذه الموجة عن الحائط إلى الخلف كما في مرتدة إلى الخلف (b). لاحظ أن سعة الشكل 12-2، ويكون الحائط هو الحد الفاصل لوسط جديد حاولت الموجة المرور الموجة المنعكسة تساوي تقريبا سعة خلاله، حيث تنعكس الموجة عن الحائط بدلاً من مرورها خلاله، وتساوي سعة الموجة المرتدة تقريبًا سعة الموجة الساقطة. لذا تنعكس معظم طاقة الموجة إلى الخلف، والقليل منها ينتقل إلى الحائط. ولاحظ أيضًا أن الموجة انقلبت إلى أسفل، أما لو كان النابض متصلاً بحلقة حرة الحركة حول قضيب - حد فاصل حر الحركة - فإن الموجة لن تنقلب. الموجة الساقطة، إلا أنها مقلوبة و تراكب الموجات Superposition of Waves افترض أن نبضة تنتقل في نابض وقابلت نبضة منعكسة. ما الذي يحدث في هذه الحالة؟ الشكل 13-2 عندما تلتقي نبضتان متساويتان تتكون نقطة تُسمى العقدة سيكون هناك نبضتان في الوسط في المكان والزمان نفسيهما، وتؤثر كل من النبضتين في (N)؛ حيث يبقى الوسط دون اضطراب الوسط بصورة مستقلة. وينص مبدأ التراكب على أن الإزاحة الحادثة في الوسط، الناتجة (a). وينتج التداخل البناء في أكبر صورة عن نبضتين أو أكثر، تساوي المجموع الجبري للإزاحات الناتجة عن كل نبضة على حدة؛ له عند تكون بطن الموجة (A) . ( وإذا أي أنه يمكن اتحاد نبضتين أو أكثر لتكوين نبضة واحدة جديدة. وإذا انتقلت النبضتان في كانت سعتا النبضتين المتعاكستين غير اتجاهين متعاكسين فإما أن تلغي كل منهما تأثير الأخرى، أو تنتج نبضة لها سعة أكبر أو متساويتين فسيكون الهدم غير تام (C) أصغر من سعة كل منهما. ويسمى الأثر الناتج عن تراكب نبضتين أو أكثر التداخل. a له 2 N b 1 A A N 2 1 N A 3 .N 3 2 N A N 4 4 3 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 LO 5 N N LO 5 A 4 N 68

تداخل الموجات يوجد التداخل على شكلين : فيكون تداخلاً بنّاء، أو تداخلاً هدّامًا. تجربة فعندما تلتقي نبضتان لهما السعة نفسها ولكن في اتجاهين متعاكسين ـ أي قمة من الموجة الأولى مع قاع من الموجة الثانية - تقل إزاحة الوسط عند النقاط كلها في منطقة التداخل، تداخل الموجات ويكون التداخل هدامًا. وإذا كانت سعتا الموجتين متساويتين كما في الشكل 132-2 فإن مقدار الإزاحة سيساوي صفرًا. وتُسمى النقطة N التي لم تتحرك مطلقًا العقدة. وتواصل يمكنك باستعمال نابض حلزوني النبضتان حركتيهما بعد التداخل، وتستعيدان شكلها الأصلي. توليد موجة تضاغطية متغيرة في سعتها وسرعتها واتجاهها، كما في ينتج التداخل البنّاء عندما تكون إزاحات الموجات في الاتجاه نفسه، وتكون النتيجة الموجة المستعرضة. موجة لها سعة أكبر من سعة أي من الموجات منفردة. ويبين الشكل 13- تداخلاً 1. صمّم تجربة لاختبار ما 3. هل تغيّرت سرعة أي موجة بناءً لنبضتين متساويتين، حيث تتكون نبضة ذات سعة أكبر عند النقطة A عندما تلتقي يحدث عند التقاء موجتين من النبضتان، وتُسمى هذه النبضة الناتجة البطن، وتكون إزاحتها هي الأكبر. وتمر النبضتان اتجاهين مختلفين بعد ذلك إحداهما خلال الأخرى دون أي تغير في شكليهما أو حجميهما. وإذا كانت سعتا 2. نفّذ التجربة وسجل ملاحظاتك. النبضتين غير متساويتين فإن النبضة الناتجة من التداخل تساوي المجموع الجبري لإزاحتي التحليل والاستنتاج النبضتين، كما في الشكل 13-2. الموجات الموقوفة (المستقرة) يمكنك تطبيق مفهوم تراكب الموجات للتحكم في تكوين منهما ؟ موجات ذات سعة كبيرة. فإذا ثبت أحد طرفي حبل أو نابض حلزوني في نقطة ثابتة مثل 4. هل ترتد هاتان الموجتان إحداهما مقبض باب، ثم بدأت بهز الطرف الآخر فإن الموجات تنطلق من يدك متحركة في اتجاه عن الأخرى ؟ أم تمر كل منهما خلال الأخرى ؟ الطرف الآخر الثابت، ثم ترتد عند هذه النهاية الثابتة وتنقلب من جديد، وتعود إلى يدك ثانية. وعندما تصل الموجة المرتدة إلى يدك تنعكس وتنقلب من جديد وتتحرك إلى الخلف مرةً أخرى. وتكون إزاحة الموجة عندما تنطلق من يدك للمرة الثانية في الاتجاه نفسه الذي انطلقت منه أول مرة. الشكل 14-2 يُنتج التداخل موجات موقوفة في الحبل، وبزيادة التردد يزداد ماذا تفعل لو أردت زيادة سعة الموجة التي ولّدتها ؟ افترض أنك ضبطت حركة يدك عدد العقد والبطون، كما هو واضح من بحيث يكون الزمن الدوري لاهتزازها مساويًا للزمن الذي تحتاج إليه النبضة حتى تكمل أعلى الشكل إلى أسفله. دورة كاملة: من يدك إلى الباب ثم العودة. عندئذ سوف تضاف الإزاحة التي تولّدها يدك في كل مرة إلى إزاحة الموجة المنعكسة. والنتيجة أن اهتزاز الحبل سيكون أكبر من حركة يدك، ويمكن توقع ذلك استنادًا إلى معرفتك بالتداخل البنّاء. وتعتبر هذه الاهتزازة ذات السعة الكبيرة مثالا على الرنين الميكانيكي. وتكون العقدتان عند طرفي الحبل، في حين يكون البطن في وسط النبضة، كما في الشكل 2-14a. وتبدو الموجة موقوفة ولذا تسمى الموجة الموقوفة أو المستقرة؛ أي أن الموجة الموقوفة هي تداخل موجتين تتحركان في اتجاهين متعاكسين. وإذا ضاعفت تردد الاهتزاز تتولّد عقدة جديدة وبطن جديد في الحبل، ويظهر الحبل مهتزا في قسمين. وعند زيادة التردد أكثر تتولّد عقد وبطون أكثر، كما في الشكلين 14-2، 14-2. a b C 69 وارحي عليم Ministry of Education 2024-1446

تجربة عملية الشكل 15-2 تنتشر الموجات الدائرية إلى الخارج بعيدا عن مصدرها (a). ويمكن تمثيل الموجة بدوائر ترسم عند قمم الموجات الدائرية (b). لاحظ أن الأشعة متعامدة مع مقدمة الموجة. مقدمة الموجة شعاع b a الموجات في بعدين Waves in Two Dimensions درست الموجات في حبل أو نابض، عندما تنعكس عن حاجز صلب، حيث تصبح السعة صفرًا نتيجة التداخل الهدام. هذه الموجات الميكانيكية تتحرك في بعد واحد. أما الموجات على سطح الماء فتتحرك في بعدين، وستدرس لاحقا الموجات الكهرومغناطيسية وموجات الصوت التي تتحرك في ثلاثة أبعاد. فكيف يمكن توضيح الموجات في بعدين؟ تمثيل الموجات في بعدين عندما ترمي حجرًا صغيرًا في بركة ماء ساكنة، ترى قمم وقيعان الموجات الدائرية الناتجة تنتشر إلى الخارج في جميع الاتجاهات. ويمكن تمثيل هذه الموجات برسم دوائر تُعبّر عن قمم هذه الموجات فعندما تضع رأس إصبعك في الماء وتحركه بتردد ثابت ستنتج دوائر متتابعة متحدة في مراكزها، ويكون إصبعك مركز تلك الدوائر كيف تنعكس الموجات وكيف تنكسر ؟ التي تُسمى مقدمات الموجة. فمقدمة الموجة هي الخط الذي يمثل قمة الموجة في بعدين. ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية تجربة عملية ويمكن استعمال مقدمة الموجة لتوضيح الموجات بأي شكل كانت، ومن ذلك الموجات الدائرية والموجات المستقيمة. ويوضح الشكل 2-15a الموجات الدائرية في الماء، بينما يوضح الشكل 15-2 مقدمات هذه الموجات. وتُرسم مقدمات الموجات بمقياس رسم يبين الطول الموجي لهذه الموجات، ولكن لا يبين سعاتها. ومهما يكن شكل الموجات التي تتحرك في بعدين فإنها تتحرك في اتجاه متعامد مع مقدماتها، كيف يبدو حيود الموجات وتداخلها ؟ ويُمثل هذا الاتجاه بشعاع على شكل خط يصنع زاوية قائمة مع قمة الموجة. وإذا أردت ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية بيان اتجاه انتقال الموجة فقط فمن الملائم أن ترسم أشعة بدلا من مقدمات الموجات. انعكاس الموجات في بعدين يستعمل حوض الموجات لبيان خصائص الموجات المنتشرة في بعدين؛ إذ يحتوي على طبقة ماء ضحلة، وألواح اهتزاز تولد نبضات موجية، كما موضح في الشكل 16-2، أو تولّد موجات ماء تتحرك بتردد ثابت وعند إضاءة المصباح الموجود فوق الحوض يتكون ظل تحت الحوض يبين موقع قمم الموجات وقيعانها. وعندما تنتشر موجة نحو حاجز ما، فإنها تنعكس عنه في اتجاه محدّد. الشكل 16-2 نبضة موجة مرتدة عن حاجز في حوض الموجات (a). يوضّح المخطط الشعاعي التسلسل الزمني لاقتراب الموجة من الحاجز وانعكاسها عنه إلى اليمين (b). موجة Ꮎ 6; العمود المقام منعكسة حاجز b a 70 موجة ساقطة وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

ويمكن تمثيل اتجاه انتشار الموجات بالمخطط الشعاعي المبين في الشكل 2-16b، حيث يُمثل الشعاع المتجه إلى أعلى الموجة الساقطة، في حين يُمثل الشعاع المتجه إلى اليمين الموجة المنعكسة. أما الحاجز فيمثل بخط مستقيم يفصل بين الوسطين، والخط المتعامد مع الحاجز عند نقطة السقوط يُسمى العمود المقام. وتسمى الزاوية المحصورة بين الشعاع الساقط والعمود المقام زاوية السقوط. أما الزاوية المحصورة بين الشعاع المنعكس والعمود المقام فتسمى زاوية الانعكاس. وينص قانون الانعكاس على أن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس. انكسار الموجات في بعدين يمكن استخدام حوض الموجات كذلك لتمثيل سلوك الموجات عندما تنتقل من وسط إلى آخر. ويوضح الشكل 2-17a لوحــــا زجاجيا موضوعًا في حوض الموجات، وسمك طبقة الماء فوقه أقل من سمك طبقة الماء في بقية الحوض؛ حيث يؤثر ذلك وكأنه وسط مختلف. وبانتقال الموجة من منطقة الماء العميق إلى منطقة الماء الضحل تقل سرعتها ويتغير اتجاهها. ولأن الموجات في منطقة الماء الضحلة تولّدت من الموجات القادمة من منطقة الماء الأعمق فإن ترددها لن يتغير. واستنادًا إلى المعادلة x = o f فإن تناقص سرعة الموجات يعني أن الطول الموجي يكون أقصر في منطقة الماء الضحلة. ويعرف التغير في اتجاه انتشار الموجات عند الحد الفاصل بين وسطين مختلفين بالانكسار. ويبين الشكل 17b- مقدمة الموجة ونموذج المخطط الشعاعي للانكسار، وعندما تدرس انعكاس الضوء وانكساره في الفصول القادمة ستتعرف قانون الانكسار المعروف بقانون سنل. a b الشكل 17-2 عندما تتحرك موجات الماء فوق منطقة الماء الضحلة، حيث قد تعلم أن سبب الصدى هو انعكاس الصوت عن سطح صلب مثل حائط كبير، أو يوجد لوح الزجاج في حوض الموجات انعكاسه عن جرف صخري بعيد ، وأن الانكسار مسؤول جزئيا عن تكون قوس المطر؛ تتباطأ ويقل طولها الموجــي (a). ويمكن فعندما يمر الضوء الأبيض خلال قطرات المطر تعمل هذه القطرات على تحليل الضوء تمثيل الانكسار بمخطّط مقدمات الأبيض إلى ألوانه ألوان الطيف المرئي السبعة) بفعل الانكسار. الموجات والأشعة (b). 2-3 مراجعة الآتية لا تتغير عندما تمر الموجة خلال حد فاصل بين وسطين مختلفين: التردد السعة، الطول الموجي، السرعة، الاتجاه ؟ 20. الموجات عند الحدود الفاصلة أي خصائص الموجة 23. التفكير الناقد هناك طريقة أخرى لفهم انعكاس الموجات، وهي أن تغطي الطرف الأيمن لكل رسم في الشكل 1-2 بقطعة ورق، على أن يكون طرف الورقة موجودًا عند النقطة N (العقدة)، ثم تركز على الموجة الناتجة التي تظهر باللون الأزرق الغامق، وتلاحظ أنها تبدو مثل موجة منعكسة عن حد فاصل . فهل هذا الحد الفاصل حائط صلب أم ذو نهاية مفتوحة؟ كرّر هذا التمرين مع الشكل 2-13b 21. انكسار الموجات لاحظ الشكل 2-17a، وبين كيف يتغير اتجاه الموجة عندما تمر من وسط إلى آخر. وهل يمكن أن تعبر موجة في بعدين حدا فاصلًا بين وسطين دون أن يتغير اتجاهها؟ وضح ذلك. وعدد 22. الموجات الموقوفة ما العلاقة بين عدد العقد البطون في موجة موقوفة في نابض مثبت الطرفين؟ 71 واد العليم Ministry of Education 2024-1446

مختبر الفيزياء تذبذب البندول Pendulum Vibrations يمكن أن يوفر البندول البسيط نموذجًا لاستقصاء خصائص الموجات. ستصمم في هذه التجربة طريقة لاستعمال البندول لإيجاد سعة موجة، وزمنها الدوري، وترددها. وستحدد أيضًا تسارع الجاذبية الأرضية باستعمال البندول البسيط. سؤال التجربة. كيف يوضح البندول البسيط خصائص الموجات؟ الأهداف الخطوات تحدّد المتغيرات التي تؤثر في الزمن الدوري للبندول. 1 صمّم بندولا باستعمال المواد والأدوات المتوفرة لديك. وتحقق من فحص المعلم لتصميمك إذا كان ملائما أم لا، تستقصي تردّد البندول وزمنه الدوري وسعة اهتزازه. تقيس قيمة تسارع الجاذبية الأرضية و. احتياطات السلامة المواد والأدوات خيط طوله m 1.5 ثلاثة أثقال رصاصية صغيرة مشبك ورق ساعة إيقاف حامل حلقي وذلك قبل المضي قدما في إجراء التجربة. 2. يكون طول البندول في هذا الاستقصاء مساويًا لطول الخيط مضافًا إليه نصف طول ثقل البندول. والسعة هي البعد بين النقطة التي سُحب إليها ثقل البندول ونقطة اتزانه والتردد هو عدد دورات ثقل البندول في الثانية. أما الزمن الدوري فهو الزمن الذي يتطلبه ثقل البندول حتى يعمل دورة واحدة. وعند جمع البيانات حول الزمن الدوري يتعين عليك إيجاد الزمن الذي يحتاج إليه البندول حتى يكمل عشر دورات، ثم تجد بعد ذلك الزمن الدوري بوحدة ثانية (s). كما يتعين عليك عد الدورات التي تحدث في 10s، ومنها تجد التردد بوحدة . .3 صمّم طريقة بحيث تبقي كتلة ثقل البندول وسعة حركته ثابتتين، في حين تُغيّر طول البندول، ثم تحدد تردّده وزمنه الدوري. سجّل نتائجك في جدول البيانات، وكرّر المحاولات مع أطوال مختلفة للبندول لجمع البيانات. .4 صمّم طريقة بحيث تُبقي طول البندول وسعته ثابتين، بينما تغير كتلة ثقل البندول، ثم حدد تردده وزمنه الدوري. سجّل نتائجك في جدول البيانات. وكرّر المحاولات لجمع البيانات. .5 صمم طريقة أخرى بحيث تبقي طول البندول وثقله ثابتين، في حين تغير سعة حركته، ثم حدد تردّده وزمنه الدوري. سجّل نتائجك في جدول البيانات، وكرّر المحاولات لجمع البيانات. 72 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

جدول البيانات 1 جدول البيانات هذا مصمّم للخطوات 5-2 المحاولة 1 المحاولة 2 المحاولة 3 الزمن الدوري التردد المتوسط (S) (S-1) الطول 1 الطول 2 الطول 3 الكتلة 1 الكتلة 2 الكتلة 3 الاتساع 1 الاتساع 2 الاتساع 3 جدول البيانات 2 جدول البيانات هذا مصمّم للخطوة 6، لإيجاد قيمة g المحاولة 1 المحاولة 2 المحاولة 3 المتوسط الزمن الدوري طول الخيط (S) (m) الطول 1 الطول 2 الطول 3 .6. صمّم طريقة باستعمال البندول لحساب تسارع 3 حلل لماذا يفضل تكرار الخطوة ثلاث مرات أو أكثر لإيجاد الجاذبية الأرضية و مستخدمًا المعادلة الآتية: التردد والزمن الدوري للبندول؟ 27 = T حيث تمثل T الزمن الدوري، و ا طول خيط 4 حلل واستنتج متى يكون لثقل البندول أكبر طاقة حركية؟ البندول، تذكّر تنفيذ عدة محاولات لجمع البيانات. 5. حلل واستنتج متى يكون لثقل البندول أكبر طاقة وضع ؟ التحليل .1 لخص ما العلاقة بين سعة حركة البندول وزمنه الدوري؟ التوسع في البحث 2. لخص ما العلاقة بين كتلة ثقل البندول وزمنه الدوري؟ افترض أن لديك بندولا طويلا، ما الملاحظات التي تتوقعها .3. قارن كيف يرتبط الزمن الدوري للبندول مع طوله؟ على حركة هذا البندول مدة يوم كامل؟ 4. حلّل أوجد مقدار 9 من البيانات في الخطوة 6. 5. تحليل الخطأ ما النسبة المئوية للخطأ في التجربة عند إيجاد الفيزياء في الحياة قيمة ؟ وما الأسباب المحتملة لوجود فرق بين القيمة يستعمل البندول في تشغيل بعض أنواع الساعات استعن بملاحظاتك خلال هذه التجربة لتحديد مشكلات التصميم التجريبية لـو والقيمة المقبولة لها ؟ الاستنتاج والتطبيق 1. استنتج ما المتغير أو المتغيرات التي تؤثر في الزمن الدوري للبندول ؟ 2. قارن كيف تكون حركة البندول مشابهة لحركة الموجة؟ الموجودة في بندولك عند استعماله أداة لضبط الوقت. 73 Ministry of Education 2024-1446

التقنية والمجتمع الحماية من الزلازل Earthquake Protection الزلزال يعادل انفجارًا شديدًا وعنيفًا في مكان ما تحت سطح الأرض. وتكون الموجات الميكانيكية المنتشرة من الزلازل موجات مستعرضة وموجات طولية. فتعمل الموجات المستعرضة على هزّ المباني أفقيا، في حين تهز الموجات الطولية المباني رأسيا، ولا يمكن توقع وقت حدوث الزلازل أو منع حدوثها حتى الآن، وما دام خندق يسمح بالحركة بين البناية والأرض المحيطة وسائد مطاطية تسمح بالحركة الرأسية مسافة 60cm تقريبا. دعامات تحول دون انحناء الأعمدة. أعمدة امتدادات حزم الدعائم الداخلية ) أطراف أعمدة باستطاعتها الانزلاق cm 55 تقريبا الأمر كذلك فكيف يمكن اتقاء أضرارها؟ في أي اتجاه على مستوى دعائم ملساء. نتجة المعرفة المتزايدة حول الزلازل، بعد الاكتشافات الحديثة للكيفية التي تسبب بها حائط القاعدة حاجز مشبك مرن حشوات خاصة تدعم البناية وتسمح أيضًا بالانزلاق إذا تحركت الأرض أفقيًا. تقلل التصاميم الحديثة للأبنية الدمار الناتج عن الهزات الأرضية والقوي. كما يمكن التقليل من الاهتزاز الجانبي بوضع الزلازل، تدمير المنشآت المختلفة، يجب أن تصمم المباني دعائم انزلاقية تحت أعمدة البناء، تحفظ هيكل البناء ثابتا بحيث تصمد في وجه الزلازل وتكون قادرة على مقاومة إذا تحركت الأرض تحته إلى جانب من الجوانب. آثارها التدميرية، بالإضافة إلى تحديث المباني القائمة. أما التراكيب البنائية الطويلة - ومنها الأنفاق والجسور - تقليل الدمار تبنى معظم الجسور والممرات المنحدرة باستعمال فيجب أن تبنى بحيث تبقى رأسية أو أفقية إذا حدث قص أو طبقات خرسانية مدعومة بالفولاذ بعضها فوق بعض، وتحافظ صدع في الأرض أسفلها. فالجسر الذي يربط مملكة البحرين قوة الجاذبية الأرضية عليها في مكانها. وتكون هذه التراكيب بالمملكة العربية السعودية له وصلات وروابط مرنة تجعله ثابتًا. والمباني قوية جدا في ظل الظروف العادية، ولكنها تهتز جزئياً إذا تعرضت لزلازل قوية . لذا تتطلب قواعد البناء الحديثة ربط أجزاء المبنى معًا بواسطة قطع فولاذية ثقيلة وقوية. ويمكن الحد من الأضرار التي يسببها الزلزال للمباني عن التوسع 1. ابحث ما المواد التي يتركب منها بناء مدرستك؟ طريق السماح بحدوث كمية صغيرة من الحركة المسيطر وكيف بنيت قواعد هذا البناء؟ عليها بين هيكل البناء وقواعده. ولتقليل الاهتزاز الرأسي 2. لاحظ ابحث عن بناء فيه تصدع أو تشقق في للبناء توضع نوابض رأسية داخل الأجزاء الرأسية لهيكل أحد جدرانه، وبيّن سبب حدوثه، ولماذا اتخذ البناء، وتصنع هذه النوابض من مركب مطاطي قوي ذلك الشكل أو المسار ؟ وماذا يحدث للبناء إذا مضغوط داخل أسطوانات مصنوعة من الفولاذ الثقيل تعرض لزلزال ؟ 74 وزارة التعــا Ministry of Education 2024-1446

الفصل 2 دليل مراجعة الفصل 2-1 الحركة الدورية Periodic Motion المفردات المفاهيم الرئيسة . • • الحركة الدورية • الحركة الدورية هي أيّ حركة تتكرر في دورة منتظمة، وفي أزمنة متساوية. الحركة التوافقية البسيطة تنتج الحركة التوافقية البسيطة عندما تتناسب قوة الإرجاع المؤثرة في الجسم طرديا مع إزاحة الجسم عن الزمن الدوري السعة قانون هوك البندول البسيط . الرنين وضع الاتزان. وتحقق هذه القوة قانون هوك. F =- kx • تحسب طاقة الوضع المرونية المختزنة في نابض يحقق قانون هوك بالمعادلة الآتية: PE = } kxe sp 1 2 يمكن حساب الزمن الدوري لبندول بسيط بالمعادلة الآتية: 2- خصائص الموجات Waves Properties T = 2 T VE المفردات • الموجة • المفاهيم الرئيسة تنقل الموجة الطاقة دون أن تنقل مادة الوسط. • نبضة موجية · • الموجة الدورية الموجة المستعرضة • • الموجة الطولية تكون إزاحة الوسط في الموجة المستعرضة متعامدة مع اتجاه حركة الموجة، أما في الموجة الطولية فتكون الإزاحة موازية لاتجاه حركة الموجة. التردّد هو عدد الدورات في الثانية، ويرتبط بالزمن الدوري من خلال المعادلة الآتية: . القاع - القمة • الطول الموجي ƒ=== • التردد - الموجة السطحية يمكن حساب طول موجة منتشرة باستخدام المعادلة الآتية: x= اد f · سعة الموجة 2-3 سلوك الموجات Waves Behavior • المفردات الموجة الساقطة المفاهيم الرئيسة • . الموجة المنعكسة مبدأ التراكب التداخل - العقدة بطن الموجة . • · الموجة الموقوفة مقدمة الموجة • عندما تعبر موجة خلال حد فاصل بين وسطين مختلفين ينفذ جزء منها وينعكس الجزء الآخر. ينص مبدأ التراكب على أن الإزاحة الحادثة في الوسط، والناتجة عن موجتين أو أكثر تساوي المجموع الجبري للإزاحات الناتجة عن كل موجة على حدة. يحدث التداخل عندما تتحرك موجتان أو أكثر في الوسط ذاته وفي الوقت نفسه. إذا انعكست موجة في بعدين عن حد فاصل بين وسطين فإن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس. الانكسار هو تغير اتجاه الموجات عند حد فاصل بين وسطين مختلفين. قانون الانعكاس الشعاع – الانكسار العمود المقام 75 واد العليم Ministry of Education 2024-1446

تقويم الفصل 2 خريطة المفاهيم 34. ما الفرق بين النبضة الموجية والموجة الدورية؟ (2 - 2) 35. انتقلت موجات خلال نابض طوله ثابت. أجب 24 أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات والرموز الآتية: السعة، التردد، ، ، . عن السؤالين الآتيين (2) - 2) الموجات a. هل تتغير سرعة الموجات في النابض؟ وضح الطول الموجي الزمن الدوري إتقان المفاهيم A السرعة 25. ما الحركة الدورية ؟ أعط ثلاثة أمثلة عليها (1 - 2). ذلك. b. هل يتغير تردد الموجة في النابض؟ وضح ذلك. 36. افترض أنك ولدت نبضة خلال حبل، فكيف تقارن موضع نقطة على الحبل قبل وصول النبضة بموضعها بعد مرور النبضة (2) - 2 2) 37. افترض أنك ولدت موجة مستعرضة بهزّ أحد طرفي نابض جانبيا، فكيف يكون تردد يدك مقارنة بتردد الموجة؟ (2 - 2) 26. ما الفرق بين الزمن الدوري والتردد؟ وكيف 38. متى تكون النقاط في موجة في الطور نفسه؟ ومتى يرتبطان؟ (1 - 2) 27. إذا حقق نابض قانون هوك؛ فكيف يكون سلوكه ؟ (2-1) 28. كيف يمكن أن نستخلص من رسم بياني للقوة والإزاحة لنابض ما قيمة ثابت النابض؟ (1) - 2) 29. كيف يمكن أن نستخلص من الرسم البياني للقوة والإزاحة طاقة الوضع في نابض ما ؟ (1 - 2) 30. هل يعتمد الزمن الدوري لبندول على كتلة ثقله؟ وهل يعتمد على طول خيطه؟ وعلام يعتمد الزمن الدوري للبندول أيضًا؟ (1-2) 31. ما الطرائق العامة لانتقال الطاقة؟ أعط مثالين على كل منها (2 – 2 ) . 32. ما الفرق الرئيس بين الموجات الميكانيكية والموجات الكهرومغناطيسية (2) - 2) 33. ما الفروق بين كل من : الموجة المستعرضة، والموجة الطولية والموجة السطحية (2) - 2 تكون في حالة اختلاف في الطور؟ أعط مثالاً على كل حالة (2 – 2 ) . 39. صف العلاقة بين سعة موجة والطاقة التي تحملها .(2-2) 40. عندما تمر موجة خلال حد فاصل بين حبل رفيع وآخر سميك، كما في الشكل 18-2، ستتغير سرعتها وطولها الموجي، ولن يتغير ترددها. فسر لماذا يبقى التردد ثابتا (3) - 2). الشكل 18-2 .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 محدّدة، ويتحرك مبتعدا عن مساحات أخرى. صف هذه المناطق بدلالة الموجات الموقوفة. (2-3) 76 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

تقويم الفصل 2 42. إذا اهتز حبل مشكلاً أربعة أجزاء أو أقسام فإنك تستطيع أن تلمس عددًا من النقاط عليه دون أن تُحدث اضطرابًا في حركته. بيّن عدد هذه النقاط (3) - 2). 43 مرّت مقدمات موجات بزاوية من وسط إلى آخر، وتحركت فيه بسرعة مختلفة. صف تغيرين في هذه المقدمات، وما الذي لم يتغير؟ 3 - 2) تطبيق المفاهيم .44 تهتز كرة إلى أعلى وإلى أسفل عند طرف نابض مثبت رأسيًّا. صف تغيرات الطاقة التي تحدث خلال A B C D دورة كاملة. وهل تغيرت الطاقة الميكانيكية الكلية ؟ إتقان حل المسائل .45. هل يمكن استخدام ساعة بندول في محطة فضائية 2-1 الحركة الدورية دولية تتحرك في مدارها؟ وضح ذلك. 46. افترض أنك أمسكت قضيباً فلزيا طوله 1m وضربت أحد طرفيه بمطرقة، في اتجاه مواز لطوله أولاً، ثم في اتجاه يصنع زاوية قائمة مع طوله ثانيًا. صف الموجات المتولّدة في الحالتين. 47. افترض أنك غمست إصبعك بشكل متكرّر في حوض مملوء بالماء لتوليد موجات دائرية، فماذا يحدث لطول الموجة إذا حركت إصبعك بسرعة؟ 48. افترض أنك أحدثت نبضة واحدة في نابض مشدود، فما الطاقة التي يتطلبها إحداث نبضة لها ضعف السعة ؟ 49. تكون النبضة اليسرى في كل واحدة من الموجات الموضحة في الشكل 1-2 هي النبضة الأصلية، وتتحرك إلى اليمين، وتكون النبضة التي في المركز النبضة المنعكسة، بينما تكون النبضة اليمنى النبضة النافذة صف صلابة الحد الفاصل عند النقاط A، B، C، D. هي الشكل 19-2 50 ماصات الصدمات إذا كان ثابت كل نابض من نوابض سيارة وزنها 1200N يساوي N/m 25000. فكم وس ينضغط كل نابض إذا حملت السيارة بربع وزنها ؟ 51. إذا استطال نابض إزاحة 0.12m عندما علّق في أسفله عدد من التفاحات وزنها 3.2 كما في الشكل 220 فما مقدار ثابت النابض ؟ 3.2 N الشكل 20-2 52. قاذفة الصواريخ تحتوي لعبة قاذفة الصواريخ على نابض ثابته يساوي / 35. ما الإزاحة التي يجب أن ينضغطها النابض حتى يخزن طاقة مقدارها 1.5J؟ 77 وارفت عليم Ministry of Education 2024-1446

تقويم الفصل 2 53. ما مقدار طاقة الوضع المختزنة في نابض عندما يستطيل بإزاحة 16cm علمًا بأن مقدار ثابته يساوي N/m 27 ؟ 54. يبين الشكل 1-21-22 العلاقة البيانية بين القوة المؤثرة في نابض ومقدار استطالته احسب مقدار a. ثابت النابض. b. الطاقة المختزنة في النابض عندما يستطيل ويصبح طوله 0.50m 12.0 8.0 4.0 0.0 0.20 0.40 0.60 الاستطالة (m) الشكل 21-2 2-2 خصائص الموجات القوة (N) 55. موجات المحيط إذا كان طول موجة محيطية 12.0m، وتمر بموقع ثابت كل 3.0، فما سرعة الموجة؟ " 56. تنتقل موجة ماء في بركة مسافة m 3.4 في s 1.8. فإذا كان الزمن الدوري للاهتزازة الواحدة يساوي s 1.1 فاحسب مقدار a. سرعة موجات الماء. b. الطول الموجي لهذه الموجات. a. سرعة الإشارة في الماء. . الزمن الدوري للإشارة في الماء. c. الزمن الدوري للإشارة في الهواء. .58 جلس عمر وطارق بعد السباحة على شاطئ بركة، وقدرا المسافة الفاصلة بين قاع الموجة السطحية وقمتها بمقدار 3.0m ، فإذا عدّا 12 قمة مرت بالشاطئ خلال 20.0s فاحسب سر عة انتشار الموجات. 59. الزلازل إذا كانت سرعة الموجات المستعرضة الناتجة عن زلزال km s 8.9 وسرعة الموجات الطولية km/s 5.1 ، وسجّل جهاز السيز موجراف زمن وصول الموجات المستعرضة قبل وصول الموجات الطولية بـ s 68 ، فكم يبعد مركز الزلزال؟ 2-3 سلوك الموجات 60. إذا كانت سرعة الموجة في وتر طوله cm 63 تساوي m/s 265، وقد حرّكته من مركزه بسحبه إلى أعلى ثم تركته، فتحرّكت نبضة في الاتجاهين، ثم انعكست النبضتان عند نهايتي الوتر : a. فما الزمن الذي تحتاج إليه النبضة حتى تصل طرف الوتر ثم تعود إلى مركزه؟ . هل يكون الوتر أعلى موضع سكونه أم أسفله عندما تعود النبضتان؟ c. إذا حرّكت الوتر من نقطة تبعد cm 15 عن أحد طرفيه فأين تلتقي النبضتان؟ 57. السونار يرسل سونار (جهاز يكشف المواقع تحت مراجعة عامة سطح الماء عن طريق الصدى) في الماء إشارة 61. ما الزمن الدوري لبندول طوله 1.4m؟ ترددها Hz 10×1.00 وطولها الموجي يساوي 62. موجات الراديو تبث إشارات راديو AM بترددات mm 1.50. احسب مقدار: بين 80 و 1600 وتنتقل بسرعة وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 78 78

m/s 10° × 3.00، أجب عما يأتي: a. ما مدى الطول الموجي لهذه الإشارات؟ تقويم الفصل 2 b. طاقة الوضع الإضافية المختزنة في كل من النابضين الخلفيين بعد تحميل صندوق السيارة. . إذا كان مدى ترددات FM بين MHz 88 التفكير الناقد (ميجا ) و 108MHz وتنتقل بالسرعة .66. حلّل واستنتج إذا لزمت قوة مقدارها 20N لإحداث استطالة في نابض مقدارها m 0.5، فأجب عما يلي: نفسها، فما مدى الطول الموجي لموجات FM؟ 63. القفز بالحبل المطاطي قفز لاعب من منطاد على ارتفاع عالٍ بواسطة حبل نجاة قابل للاستطالة طوله 540m ، وعند اكتمال القفزة كان اللاعب معلقًا بالحبل الذي أصبح طوله m 1710. ما مقدار ثابت النابض لحبل النجاة إذا كانت كتلة اللاعب 68kg .64 تأرجح جسر يتأرجح طارق وحسن على جسر بالحبال فوق أحد الأنهار، حيث يربطان حبالها عند إحدى نهايتي الجسر، ويتأرجحان عدة دورات جيئة وذهابًا ، ثم يسقطان في النهر. أجب عن الأسئلة الآتية: a. إذا استخدم طارق حبلاً طوله m 10.0، فما الزمن الذي يحتاج إليه حتى يصل قمة الدورة في الجانب الآخر من الجسر؟ . إذا كانت كتلة حسن تزيد 20kg على كتلة طارق، فكم تتوقع أن يختلف الزمن الدوري لحسن عما هو لطارق؟ c. أي نقطة في الدورة تكون عندها KE أكبر ما يمكن؟ d أي نقطة في الدورة تكون عندها PE أكبر ما يمكن؟ أي نقطة في الدورة تكون عندها KE أقل ما يمكن؟ f أي نقطة في الدورة تكون عندها PE أقل ما يمكن؟ 65. نوابض السيارات إذا أُضيفت حمولة مقدارها kg 45 إلى صندوق سيارة صغيرة جديدة، ينضغط النابضان الخلفيان إزاحة إضافية مقدارها 1.0cm احسب مقدار .e a ثابت النابض لكل من النابضين الخلفيين. a. ما مقدار ثابت النابض؟ b. ما مقدار الطاقة المختزنة في النابض ؟ c. لماذا لا يكون الشغل المبذول لإطالة النابض مساويًا الحاصل ضرب القوة في المسافة، أو [ 10؟ 6 67 إنشاء الرسوم البيانية واستخدامها عُلّقت عدة كتل في نهاية نابض ، وقيست الزيادة في طول النابض. ويبين الجدول 2012 المعلومات التي تم الحصول عليها: الجدول 1-2 .a w القوة (N) الأوزان المعلقة في النابض الاستطالة (X (m 0.12 2.5 0.26 5.0 0.35 7.5 0.50 10.0 0.60 12.5 0.71 15.0 مثل بيانيا القوة المؤثرة في النابض مقابل الاستطالة فيه ، على أن ترسم القوة على المحور y. احسب ثابت النابض من الرسم البياني. c. استخدم الرسم البياني في إيجاد طاقة الوضع المرونية المختزنة في النابض عندما يستطيل إزاحة 0.50m 68. تطبيق المفاهيم تتكون تموجات ترابية في الغالب على الطرق الترابية، ويكون بعضها متباعدًا عن بعض بصورة منتظمة، كما تكون هذه التموجات 79 واصل عليم Ministry of Education 2024-1446

تقويم الفصل 2 عمودية على الطريق كما في الشكل 22-2. وينتج الكتابة في الفيزياء هذا التموج بـ 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 m/s 5 فما تردد اهتزاز نوابض السيارة؟ 69. بحث درس العالم كرستيان هو يجنز الموجات وحدث خلاف بينه وبين نيوتن حول طبيعة الضوء. قارن بين تفسير كل منهما لظواهر الانعكاس والانكسار. أيّ النموذجين تؤيد؟ ولماذا؟ مراجعة تراكمية 70. تقطع سيارة سباق كتلتها kg 1400 مسافة m 402 خلال 9.8. فإذا كانت سرعتها النهائية m/s 112، فأجب عما يأتي: (فيزياء (2) a. ما مقدار الطاقة الحركية النهائية للسيارة؟ . ما أقل مقدار من الشغل بذله محرك السيارة؟ ولماذا لا يمكنك حساب مقدار الشغل الكلي المبذول؟ 80 الشكل 22-2 . ما مقدار التسارع المتوسط للسيارة؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

اختبار مقنن أسئلة الاختيار من متعدد اختر رمز الإجابة الصحيحة فيما يأتي: 1. ما قيمة ثابت نابض يخزن طاقة وضع مقدارها [8.67 عندما يستطيل إزاحة mm 247؟ 142 N/m C 284 N/m D 70.2 N/m 71.1 N/m A B 2. ما مقدار القوة المؤثرة في نابض له ثابت مقداره m 275 ويستطيل بإزاحة cm 14.3؟ 2.81 N A 19.2 N B 39.3 N C 3.93 × 1030 N D S .6 ما تردّد موجة زمنها الدوري s 3؟ 0.3 Hz A 30 Hz B C { Hz 3 Hz D .7 أيّ الخيارات الآتية يصف الموجة الموقوفة؟ A B C D الاتجاه الوسط نفسه الموجات متطابقة نفسه غير متطابقة متعاكس مختلف متطابقة متعاكس نفسه غير متطابقة نفسه مختلف .8 تحركت موجة طولها 1.2m مسافة 11.2m في اتجاه .3 إذا عُلّقت كتلة في نهاية نابض فاستطال m 0.85 كما في جدار، ثم ارتدت عنه وعادت ثانية خلال 48، فما تردّد الشكل أدناه، فما مقدار ثابت النابض؟ الموجة؟ 5 Hz C 0.2 Hz A 26N/m C 0.25 N/m A 9 Hz D 2 Hz B 3.5 × 10² N/m D 0.35 N/m B 1.2 m 11.2 m 9. ما طول بندول بسيط زمنه الدوري s 4.89؟ 24.0 m 5.94 m A 37.3 m D 11.9 m B llllllllllll 30.4 g 4. يسحب نابض بابًا لكي يغلقه. ما مقدار الشغل المبذول عندما يسحب النابض الباب بسرعة ثابتة بحيث تتغيّر الأسئلة الممتدة استطالة النابض من cm 85.0 إلى cm 5.0 ، علما بأن 10. استخدم تحليل الوحدات للمعادلة mg = kx لاشتقاق وحدة k . إرشاد 224 N.m C 1.12 × 103 J D ثابت النابض 350N/m 112 N.m A 130 J B تدرب تدرب تدرّب 5. ما الترتيب الصحيح لمعادلة الزمن الدوري لبندول بسيط لحساب طوله؟ A B = T²g (2π)² 4π² g C 1 = T2 Tg D = = 2π 9T 472 تدرّب لتحسين أدائك في الاختبار المقنن، ولا تقارن نفسك بالآخرين. 81 واصل عليم Ministry of Education 2024-1446