الموجات والصوت
موجة منتشرة على وتر
اضغط تشغيل — راقب y = A sin(kx − ωt) تنتشر؛ افحص y(t) عند مركز الوتر.
موجة منتشرة على وتر — محاكاة الموجات والصوت تفاعلية. اضغط تشغيل — راقب y = A sin(kx − ωt) تنتشر؛ افحص y(t) عند مركز الوتر. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
الموجة المنتشرة
اضطراب جيبي ينتقل على طول وتر بسرعة v = √(T/μ).
كل نقطة تتذبذب عرضيًا بينما يتحرك النمط على طول الوتر. يرتبط العدد الموجي k والتردد الزاوي ω بعلاقة التشتت لوتر.
- y = A sin(kx − ωt)
- v = √(T/μ)
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
وتر تحت شد ثابت يحمل موجة منتشرة. إذا أثرته بتردد أعلى، فماذا يحدث للطول الموجي؟
توقعات للموازنة
- يقصر الطول الموجي — سرعة الموجة ثابتة، فالتردد الأعلى يضغط النمط.
- يطول الطول الموجي عند تردد أعلى.
- لا يتغير الطول الموجي مع التردد.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- تردد الإثارة f (Hz)
ما تقيسه:
- سرعة الموجة v (m/s)
- الطول الموجي λ (m)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة الموجة المنتشرة واضغط إعادة. شد الوتر (120 N) وكثافته الخطية (0.01 kg/m) ثابتان.
- فعّل قراءة الطول الموجي على الوتر.
- اضبط تردد الإثارة لكل تجربة وسجل الطول الموجي متى استقر النمط.
المعادلة الحاكمة
سرعة الموجة على وتر — v = √(T/μ)
تعتمد سرعة موجة عرضية على وتر ممدود على شد الوتر وكتلته لوحدة الطول فقط — لا على التردد ولا السعة.
علاقة الموجة العامة — v = f·λ
لأي موجة، السرعة تساوي التردد في الطول الموجي. وبما أن v يثبته الوتر، فإن رفع f يجبر λ على الانكماش تناسبيًا.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب v = √(T/μ) باستخدام T = 120 N و μ = 0.01 kg/m، ثم λ = v/f. قارن كليهما بالجدول.
- سرعة الموجة نفسها في المحاولات الثلاث. اشرح، باستخدام v = fλ، لماذا يجب أن ينصف مضاعفة التردد الطول الموجي.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- لو زدت شد الوتر بدل تردده، فهل تزيد سرعة الموجة أم تنقص؟ وهل يطول الطول الموجي عند تردد ثابت أم يقصر؟
- تعتمد سرعة الموجة على الوسط (الشد والكثافة الخطية هنا)، لا على سرعة هزّك للوتر. اشرح لماذا يكون التردد وسرعة الموجة كميتين مستقلتين تضبطهما منفصلتين.
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.2 Wave model
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Middle School Physical Science — Wave amplitude and energy
- Middle School Physical Science — Waves meeting materials
- أهلًا بك في الموجة المنتشرة
- حدد الوتر
- اضغط تشغيل
- راقبه يتحرك
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.