الدرس الاول(الحركة الاهتزازية)

الحركة الاهتزازية
تأمل حركة بندول ساعة الحائط...تلاحظ أنه :
يتحرك يمينا ويسارا حول موضع سكونه يعيد حركته فى فترات زمنية متساوية تسمى مثل هذه الحركة "حركة اهتزازية"
ولتعرف خصائص الحركة الاهتزازية قم بإجراء النشاط التالى:


كون بندولا بسيطا وهو عبارة عن ثقل مربوط بطرف خيط وطرفه الآخر مثبت فى حامل.
أجذب الثقل جهة اليمين ثم اتركه
استخدم ساعة إيقاف لتسجيل الزمن الذى تتكرر فيه حركة الثقل عشر مرات
ماذا تلاحظ ؟
اهتزاز الجسم على جانبى موضع سكونه أو استقراره بحيث تقل سرعته كلما ابتعد عن موضع سكونه وتكون أكبر ما يمكن عند مروره بموضع
من هذا النشاط يتضح ما يلي:

"الحركة الاهتزازية حركة يحدثها الجسم المهتز على جانبى موضع سكونه أو استقراره بحيث: تقل سرعته كلما ابتعد عن موضع سكونه وتكون أكبر ما يمكن عند مروره بموضع السكون أثناء حركته"

"الحركة التى يصنعها الجسم المهتز فى الفترة الزمنية التى تمضى بين مروره بنقطة ما،
فى مسار حركته مرتين متتاليتين بنفس السرعة مقدارا واتجاها تعرف بـ"الاهتزازة الكاملة"

يمكن كتابة الاهتزازة الكاملة على الصورة :أ --, ب --, ج --, أ

نلاحظ أن الاهتزازة الكاملة قد تضمنت أربع إزاحات تسمى كل منها "سعة الاهتزازة"

سعة الاهتزازة
هى أقصى إزاحة يصنعها الجسم المهتز بعيدا عن موضع سكونه


التردد (ت)
هو عدد الاهتزازات الكاملة التى يحدثها الجسم المهتز فى الثانية الواحدة
التردد = عدد الاهتزازات الكاملة / الزمن بالثوانى


يقاس تردد الجسم المهتز بوحدة اهتزازة كاملة لكل ثانية وتكتب :
اهتزازة كاملة / ثانية أو ذبذبة / ثانية وتسمى بالهرتز و يرمز له الرمز HZ

ما تردد جسم مهتز يصنع 360 اهتزازة كاملة فى دقيقة واحدة؟
التردد = عدد الاهتزازات الكاملة / الزمن بالثوانى
= 360 / 60 * 1
= 60 ذبذبة / ثانية (هرتز)

الزمن الدورى (ز)
هو الزمن الذى يستغرقه الجسم المهتز لعمل اهتزازة كاملة
الزمن الدورى = 1 / التردد

الحركة الموجية
لتعرف خصائص الحركة الموجية قم بإجراء النشاط التالى:


املأ حوضا بالماء ثم خذ قطارة واملأها بالماء وامسك بها فوق سطح الماء
ابدأ بتنقيط الماء فى الحوض قطرة قطرة
ماذا تلاحظ ؟
تتولد مجموعة من الدوائر عند نقطة ملامسة القطرة لسطح الماء
تأخذ هذه الدوائر فى الاتساع شيئا فشيئا باتجاه جوانب الحوض
ضع قطعا صغيرة من الخشب على سطح الماء واستمر فى تنقيط الماء فى الحوض قطرة قطرة
ماذا تلاحظ ؟
ما زالت الدوائر تتولد وتأخذ فى الانتشار باتجاه جوانب الحوض
تهتز قطع الخشب صعودا وهبوطا دون أن يتغير مكانها بالنسبة لسطح الماء
من هذا النشاط يتضح ما يلي:

"دقائق الوسط (جزيئات الماء) لم تتحرك (لم تنتقل) مع الدوائر، باتجاه جوانب الحوض ولكن كلا منها يتحرك حركة اهتزازية عمودية على سطح الماء"

الحركة الاهتزازية تكون عمودية على سطح الماء لذلك لم تتحرك قطعة الخشب من مكانها بعد اهتزاز سطح الماء بينما تتجه الموجة إلى جوانب الحوض

أى أن الذى انتقل هو الاضطراب الذى حدث فى سطح الماء نتيجة ارتطام قطرة الماء به ومثل هذا الاضطراب يسمى "موجة"

أما مجمل حركة دقائق الوسط فى لحظة ما وباتجاه معين تعرف بـ "الحركة الموجية"

الموجة
هى اضطراب فى الوسط ينتقل باتجاه معين، وبسرعة معينة، ويقوم بنقل الطاقة فى اتجاه انتشارها

أنواع الأمواج

الأمواج المستعرضة:
"فيها تهتز جزيئات الوسط فى اتجاه عمودى على اتجاه انتشار الموجة كما هو الحال
فى أمواج الماء"
"تتكون الأمواج المستعرضة من قمم (أقصى إزاحة لدقائق الوسط إلى أعلى)
وقيعان (أقصى إزاحة لدقائق الوسط إلى أسفل)"
"تعرف المسافة بين قمتين متتاليين أو قاعين متتاليين على الموجة المستعرضة بالطول الموجى (ل)"

الطول الموجى للموجة المستعرضة (ل)
هو المسافة بين قمتين متتاليين أو قاعين متتاليين على الموجة المستعرضة


الأمواج الطولية:
لتعرف طبيعية الأمواج الطولية قم بإجراء النشاط التالى:


احضر ملفا حلزونيا من السلك، وعلقه أفقيا بخيوط رأسية
ادفع طرف الملف الحلزونى من اليسار إلى اليمين
ماذا تلاحظ ؟
"تتقارب حلقات السلك الحلزونى من بعضها البعض فى مناطق وتسمى "تضاغطات" وتتباعد عن بعضها فى مناطق أخرى
وتسمى "تخلخلات"
من هذا النشاط يتضح ما يلي:
"وجود مناطق تكون فيها حلقات السلك الحلزونى فى حالة اقتراب من بعضها البعض تسمى تضاغطات"
وجود مناطق أخرى تكون فيها الحلقات متباعدة عن بعضها وتسمى تخلخلات
"تتولد موجات طولية نتيجة للتضاغطات والتخلخلات وتنتشر على طول السلك الحلزوني"
"تهتز حلقات السلك الحلزونى على جانبى موضع استقرارها وقى نفس اتجاه انتشار الموجة دون أن تنتقل من أماكنها"
الموجة الطويلة الواحدة تتكون من تضاغطات وتخلخلات
"تعرف المسافة بين مركزى تضاغطين متتاليين أو مركزى تخلخلين متتاليين بالطول الموجى (ل) للموجة الطويلة. "

الطول الموجى للموجة الطولية (ل)
هو المسافة بين مركزى تضاغطين متتاليين أو مركزى تخلخلين متتاليين على الموجة الطولية


الأمواج الكهرومغناطيسية:
نوع من الأمواج يمكنه الانتشار فى الفراغ ولا تحتاج لوسط مادى لانتشارها
من أمثلة الأمواج الكهرومغناطيسية: أمواج الضوء وأمواج الراديو
جميع الأمواج الكهرومغناطيسية من النوع المستعرض

العلاقة بين التردد (ت) والطول الموجى (ل) فى الحركة الموجية:
عرفت أن التردد هو عدد الاهتزازات الكاملة (الموجات) التى يحدثها الجسم المهتز فى الثانية الواحدة ، كما عرفت الطول الموجى (ل) وهو طول الموجة
إذا كان التردد المصدر (ت ذبذبة / ثانية) وطول الموجة (ل متر) فإن:
المسافة التى تقطعها الموجة فى ثانية واحدة = عدد الذبذبات المتولدة فى الثانية X طول الموجة
= ت X ل

سرعة انتشار الموجة (ع)
هى المسافة التى تقطعها الموجة فى ثانية واحدة


قانون انتشار الأمواج
سرعة انتشار الموجة (ع) = تردد الموجة (ت) X الطول الموجى (ل)