سلام به همه کنکوریای عزیز 🖐🖐🖐
در این درسنامه به بررسی موج مکانیکی از مبحث انواع امواج در در فصل سوم فیزیک دواردهم می پردازیم.
برای مشاهده درسنامه حرکت هماهنگ ساده که در همین فصل هست روی مبحث کلیک کنید.
برای ارتباط بیشتر با برترها و رزرو پشتیبان ویژه، را دنبال کنید، همچنین می توانید با شماره ۰۲۱۸۴۵۱ داخلی ۳۱۲۳ تماس بگیرید.
 | متین قنبرزاده-دانشجوی مهندسی مکانیک دانشگاه تهران |
موج مکانیکی
موج های مکانیکی برای انتشار نیاز به محیط مادی دارند مثل موج هایی که در سطح آب به وجود می آیند.در هر دو حالت موج های دایره ای و موج تخت، به هر کدام از برآمدگی ها یا فرورفتگی های ایجاد شدهیک جبهه موج می گویند. به برآمدگی های موج، قله و به فرورفتگی های موج، دره یا قعر موج گفته می شود.
کمیت های مورد نیاز در بررسی موج های مکانیکی
دامنه A : •بیشینه فاصله یک ذره از مکان تعادل، دامنه موج نامیده می شود که همان فاصله قله یا دره نسبت به سطح آرام یا ساکن است.
دوره تناوب T : •مدت زمانی که هر ذره محیط یک نوسان کامل انجام می دهد دوره تناوب موج نامیده می شود که برابر با با زمانی است که چشمه موج یک نوسان کامل انجام می دهد.
بسامد f : تعداد نوسان های انجام شده توسط هر ذره محیط در یک ثانیه بسامد موج نامیده می شود که برابر با بسامد چشمه موج نیز هست.نوسان یک موج به چشمه موج بستگی دارد و به محیط وابسته نیست.
تندی انتشار موج A اگر جبه موج در مدت زمان Δt مسافت L را طی کند تندی انتشار موج از رابطه زیر به دست می آید. از آنجا که طول موج λ در دوره T طی می شود داریم:
تندی انتشار موج به جنس و ویژگی های محیط انتشار بستگی دارد و به چشمه موج بستگی ندارد.
موج عرضی
وقتی راستای جابجایی اجزای محیط عمود بر راستی انتشار محیط باشد موج را عرضی می نامیم .تندی انتشار موج به جنس و ویژگی های محیط انتشار بستگی دارد. به عنوان مثال تندی انتشار موج عرضی در یک فنر، تار یا ریسمان کشیده به نیروی کشش F و چگالی خطی جرم (µ=m/L) بستگی دارد و از رابطه زیر به دست می آید:
بعضی وقت ها به جای چگالی خطی جسم خود چگالی و مساحت مقطع آن را می دهند.
موج طولی
•در انتشار موج طولی در یک فنر بلند کشیده شده، ناحیه های جمع شدگی و باز شدگی به طور متناوب در طول فنر ظاهر می شوند. در یک لحظه از زمان، در مکان هایی که بیشترین جمع شدگی یا باز شدگی حلقه ها رخ می دهد، جابجایی هر جزء فنر از وضعیت تعادل صفر است. در وسط فاصله بین یک جمع شدگی بیشینه و یک باز شدگی بیشینه مجاور هم، اندازه جابجایی هر جزء فنر از وضعیت تعادل، بیشینه است. به این ترتیب نمودار جابجایی-مکان را رسم کرد. با استفاده از چنین نموداری، برای یک موج طولی نیز می توانیم همان مشخصه های موج عرضی را تعریف می کنیم. مثلا طول موج برابر با فاصله بین دو تراکم (یا جمع شدگی) یا دو انبساط (یا باز شدگی فنر)متوالی است. همچنین دامنه موج طولی برابر با بیشینه جابجایی از مکان تعادل است.
توان متوسط موج
با توجه به رابطه انرژی نوسانی ذرات به راحتی میتوانیم نشان دهیم که انرژی که به طور متوسط در واحد زمان از یک مقطع از محیط می گذرد با مربع دامنه و مربع بسامد موج رابطه مستقیم دارد.
بهترین راه برای تسلط بر مسائل فیزیک حل تست های فراوان است.
به همین دلیل درادامه به حل پنج تست از تست کنکور سال های گذشته می پردازیم.
1- تاری به طول 1 متر و به جرم 8 گرم با نیروی کشش 320 نیوتن بین دو نقطه بسته شده است موج عرضی در تار ایجاد می کنیم این موج طول تار را در چند ثانیه طی می کند؟
ریاضی-خارج-98
| 1) 0/020 | 2) 0/050 | 3) 0/002 | 4) 0/005 |
2- چگالی خطی جرم در یک سیم که در ساز موسیقی بکار رفته 0/004 کیلوگرم بر متر است و این سیم بین دو نقطه با نیروی 250 نیوتن کشیده شده است اگر بسامد صوت حاصل از ساز 312/5 هرتز باشد طول موج ایجاد شده در آن چند متر است؟
ریاضی_داخل_98
| 1) 0/50 | 2) 0/75 | 3)0/80 | 4)1/25 |
3-شکل زیر موج عرضی را در طنابی در یک لحطه نشان می دهد کدام مورد درباره دو نقطه M و N از طناب درست است؟
ریاضی-داخل-95
| 1) سرعت آنها در هر لحظه یکسان است. | 2) دامنه و بسامد یکسانی دارند. |
| 3) شتاب آنها در این لحظه در خلاف جهت هم است. | 4) فاصله این دو نقطه کمتر از یک طول موج است. |
4- نقش یک موج عرضی که در یک طناب با سرعت 20 سانتی متر بر ثانیه در حال انتشار است مطابق شکل مقابل است مسافتی که یک ذره از طناب در مدت یک هشتم ثانیه طی می کند چند سانتی متر است؟
تجربی-خارج-98
| 1) 1 | 2) 2 | 3) 4 | 4) 8 |
5- شکل زیر عکس لحظه ای دو موج را در لحظه ی معینی نشان می دهد که در یک محیط در حال انتشارند چشمه موج A در هر20 ثانیه چند نوسان کامل بیشتر از چشمه موج B انجام می دهد؟
تجربی-خارج-95
| 1) 25 | 2) 75 | 3) 100 | 4) 500 |
پاسخ کلیدی تست ها
شماره سوال | گزینه ها | |||
سوال یک | 1 | 2 | 3 | 4 |
| سوال دو | 1 | 2 | 3 | 4 |
| سوال سه | 1 | 2 | 3 | 4 |
| سوال چهار | 1 | 2 | 3 | 4 |
| سوال پنج | 1 | 2 | 3 | 4 |
پاسخ تشریحی تست ها در فایل ضمیمه موجود می باشد.
