أي العبارات التالية تصف بشكل صحيح انتقال الموجات الميكانيكية؟
أ
تنقل المادة والطاقة معًا
ب
تنقل الطاقة فقط ولا تنقل المادة
ج
تنقل المادة فقط دون طاقة
د
لا تنقل طاقة ولا مادة
تفسير الإجابة
الموجات الميكانيكية هي وسيلة لنقل الطاقة عبر الوسط دون انتقال جزيئات المادة نفسها من مكانها، حيث تهتز الجزيئات حول مواضع سكونها فقط.
لديك موجة، المسافة على المحور الأفقي (الموقع) من بداية القمة الأولى إلى نهاية القمة الثالثة = 12 مترًا. ما الطول الموجي؟
تفسير الإجابة
بناءً على مفتاح الحل المرفق، تم اعتبار المسافة بين القمة الأولى والقمة الثالثة تمثل طوليين موجيين (\(2\lambda = 12\))، ومنها يكون الطول الموجي 6 أمتار.
الزمن بين قمتين متتاليتين في موجة = 0.004 ثانية. ما تردد هذه الموجة؟
أ
250 Hz
ب
400 Hz
ج
2500 Hz
د
4000 Hz
تفسير الإجابة
التردد هو مقلوب الزمن الدوري (\(f = \frac{1}{T}\)). وبما أن الزمن بين قمتين متتاليتين هو الزمن الدوري، فإن \(f = \frac{1}{0.004} = 250\) هرتز.
أي من الموجات التالية تحتاج إلى وسط مادي لانتشارها؟
أ
موجات الراديو
ب
موجات الضوء
ج
موجات الميكروويف
د
موجات الزلازل
تفسير الإجابة
موجات الزلازل هي موجات ميكانيكية تتطلب وسطًا صلبًا أو سائلًا للانتشار، بينما بقية الخيارات هي موجات كهرومغناطيسية تنتشر في الفراغ.
أقل طول موجي يمكنك سماعه تقريبًا. سرعة الصوت في الهواء 340 م/ث، وتردد أذنك يستطيع سماع تردد 17000 Hz: هو
أ
0.01 m
ب
0.02 m
ج
0.05 m
د
0.1 m
تفسير الإجابة
يُحسب الطول الموجي من العلاقة \(\lambda = \frac{v}{f}\). بتعويض السرعة 340 والتردد 17000، نجد أن \(\lambda = \frac{340}{17000} = 0.02\) متر.
أي مما يلي يُمثل موجة مستعرضة؟
أ
الصوت في الهواء
ب
الصوت في الماء
ج
الضوء في الفراغ
د
(P) الموجات الزلزالية الأولية
تفسير الإجابة
موجات الضوء هي موجات كهرومغناطيسية مستعرضة، بينما الصوت في الغازات والسوائل والموجات الزلزالية الأولية هي موجات طولية.
موجتان لهما نفس السرعة، إحداهما طولها الموجي قصير والأخرى طولها الموجي طويل. أي الموجات له تردد أكبر؟
أ
صاحبة الطول الموجي الأطول
ب
صاحبة الطول الموجي الأقصر
ج
لهما نفس التردد
د
لا يمكن المقارنة
تفسير الإجابة
عند ثبات السرعة، يتناسب التردد عكسيًا مع الطول الموجي وفق العلاقة \(f = \frac{v}{\lambda}\)، لذا فإن الطول الموجي الأقصر يقابله تردد أكبر.
وحدة قياس الطول الموجي في النظام الدولي هي:
أ
الهيرتز (Hz)
ب
الثانية (s)
ج
المتر (m)
د
متر/ثانية (m/s)
تفسير الإجابة
الطول الموجي هو مسافة فيزيائية، وتقاس المسافات في النظام الدولي للوحدات بالمتر.
موجة سرعتها 300 م/ث وطولها الموجي 0.5 متر. ما ترددها؟
أ
150 Hz
ب
300 Hz
ج
600 Hz
د
1500 Hz
تفسير الإجابة
بما أن \(f = \frac{v}{\lambda}\)، فإن التردد يساوي \(\frac{300}{0.5} = 600\) هرتز.
أي من التالي يعد مثالاً على الموجات الطولية؟
أ
موجات الحبل المهتز جانبيًا
ب
موجات سطح الماء
ج
موجات الضغط في الزنبرك (دفع وسحب)
د
موجات الراديو
تفسير الإجابة
في موجات الزنبرك الناتجة عن الدفع والسحب، تهتز جزيئات الوسط في نفس اتجاه انتشار الموجة، وهذا هو تعريف الموجة الطولية.
دورة كاملة لموجة تستغرق 0.01 ثانية. ما الزمن الدوري؟
أ
0.005 s
ب
0.01 s
ج
0.02 s
د
0.1 s
تفسير الإجابة
الزمن الدوري هو الزمن اللازم لإكمال دورة واحدة كاملة، وهو معطى في السؤال بشكل مباشر.
عندما تنتقل موجة من وسط إلى وسط آخر، أي الكميات التالية تتغير عادة؟
أ
التردد فقط
ب
الطول الموجي فقط
ج
السرعة والطول الموجي
د
التردد والسعة فقط
تفسير الإجابة
عند انتقال الموجة بين وسطين مختلفين، يتغير كل من سرعتها وطولها الموجي، بينما يظل ترددها ثابتًا لأنه يعتمد على المصدر.
أي العبارات التالية صحيحة عن الموجات الكهرومغناطيسية (مثل الضوء)؟
أ
تحتاج إلى وسط مادي
ب
لا تحتاج إلى وسط مادي
ج
تنقل المادة فقط
د
لا تنقل طاقة
تفسير الإجابة
الموجات الكهرومغناطيسية تتميز بقدرتها على الانتقال في الفراغ دون الحاجة لوسط مادي.
إذا زادت سرعة موجة إلى الضعف وثبت ترددها، فإن طولها الموجي:
أ
يتضاعف
ب
يقل إلى النصف
ج
يبقى ثابتًا
د
يتضاعف أربع مرات
تفسير الإجابة
من العلاقة \(\lambda = \frac{v}{f}\)، إذا زادت السرعة v للضعف مع ثبات التردد f ، فإن الطول الموجي \(\lambda\) سيتضاعف طرديًا مع السرعة.
لديك موجات مائية دائرية، المسافة بين كل قمة والأخرى = 3 سم. ما الطول الموجي؟
أ
1.5 cm
ب
3 cm
ج
6 cm
د
9 cm
تفسير الإجابة
الطول الموجي يُعرف بأنه المسافة بين قمتين متتاليتين، وبما أن المسافة بين 'كل قمة والأخرى' هي 3 سم، فإن هذا هو الطول الموجي.
نبضتان: الأولى قمة سعتها 5 سم، والثانية قاع سعتها 5 سم، تتداخلان تداخلاً تامًا. سعة النبضة الناتجة:
أ
10 cm
ب
5 cm
ج
2.5 cm
د
0 cm
تفسير الإجابة
هذا النوع من التداخل هو تداخل هدام تام، حيث تلغي القمة القاع المساوي لها في السعة، فتكون المحصلة صفرًا.
في الموجة المستقرة على وتر مشدود، عدد البطون في النغمة الأساسية (أول وضع رنين) هو:
أ
بطن 1
ب
بطن 2
ج
3 بطون
د
4 بطون
تفسير الإجابة
النغمة الأساسية هي أول نمط للموجة المستقرة وتتكون من عقدتين عند الأطراف وبطن واحد في المنتصف.
يهتز وتر طوله 0.6 m على النغمة الأساسية (أول وضع رنين). كم يساوي الطول الموجي للموجة الناتجة؟
أ
0.3 m
ب
0.6 m
ج
1.2 m
د
2.4 m
تفسير الإجابة
في النغمة الأساسية، يكون طول الوتر \(L = \frac{\lambda}{2}\)، أي أن \(\lambda = 2L\). بتعويض L = 0.6 ، نجد أن \(\lambda = 1.2\) متر.
عندما تنتقل موجة صوتية من الهواء البارد إلى الهواء الدافئ (سرعة الصوت تزداد في الهواء الدافئ)، ماذا يحدث للتردد؟
أ
يزداد
ب
يقل
ج
لا يتغير
د
يصبح صفرًا
تفسير الإجابة
التردد يعتمد حصريًا على مصدر الموجة ولا يتغير عند انتقال الموجة من وسط لآخر، حتى لو تغيرت السرعة والطول الموجي.
موجتان لهما نفس السعة، ولكن إحداهما عندما تصل للقمة تصل الأخرى للقاع. أي نوع من التداخل يحدث عند جمع هاتين الموجتين؟
أ
بناء تام
ب
هدام تام
ج
بناء جزئي
د
لا تداخل
تفسير الإجابة
بما أن الموجتين متعاكستان في الطور (قمة مع قاع) ولهما نفس السعة، فإنهما تتداخلان تداخلاً هدامًا تامًا يلغي كل منهما الآخر.
في التداخل الهدام غير التام (سعة الموجتين مختلفتين)، السعة الناتجة تساوي:
أ
مجموع السعتين
ب
الفرق بين السعتين
ج
صفر
د
متوسط السعتين
تفسير الإجابة
في التداخل الهدام، تكون السعة المحصلة هي القيمة المطلقة للفرق بين سعتي الموجتين المتداخلتين.
موجة مستقرة على وتر بها عقدتان طرفيتان وبطن واحد في المنتصف. هذا الشكل يمثل:
أ
النغمة الأساسية
ب
النغمة التوافقية الأولى
ج
النغمة التوافقية الثانية
د
موجة متنقلة
تفسير الإجابة
نمط الموجة الذي يتكون من بطن واحد وعقدتين هو أبسط أنماط الاهتزاز ويسمى النغمة الأساسية.
أي العبارات التالية صحيحة عن انكسار الموجات؟
أ
يحدث بسبب تغير سرعة الموجة عند الانتقال بين وسطيين
ب
لا يحدث إلا للموجات الضوئية
ج
يغير تردد الموجة
د
يحدث فقط عند السقوط العمودي
تفسير الإجابة
الانكسار هو انحراف اتجاه الموجة نتيجة لتغير سرعتها عند انتقالها المائل من وسط إلى وسط آخر تختلف فيه الخصائص الفيزيائية.
إذا كانت سعة موجة 4 سم، وسعة موجة أخرى 4 سم، وتداخلتا تداخلاً بناءً تامًا، فسعة الموجة الناتجة:
أ
0 سم
ب
4 سم
ج
8 سم
د
16 سم
تفسير الإجابة
في التداخل البناء التام، تكون سعة الموجة المحصلة تساوي مجموع سعات الموجات المتداخلة (4 + 4 = 8 ).
يهتز وتر طوله L على النغمة التوافقية الثانية (عقدة في كل طرف وعقدة في المنتصف، وبطنان). ما طول الموجة \(\lambda\) بدلالة L؟
أ
\(\lambda = L\)
ب
\(\lambda = L/2\)
ج
\(\lambda = 2L\)
د
\(\lambda = 4L\)
تفسير الإجابة
في النغمة التوافقية الثانية (أو التوافقي الأول)، يحتوي طول الوتر L على موجة واحدة كاملة، وبالتالي يكون طول الموجة مساويًا لطول الوتر.
قال طالب: "الموجات المستعرضة لا يمكن أن تنتقل في السوائل والغازات لأنها تحتاج إلى قوة استعادة (إعادة) من القص". هل هذا صحيح؟
أ
صحيح تمامًا
ب
خطأ، بعض السوائل تنقل موجات مستعرضة
ج
صحيح، لكن الغازات تنقلها
د
خطأ، جميع الأوساط تنقلها
تفسير الإجابة
الموجات المستعرضة تتطلب وسيلة لمقاومة إجهاد القص وتوفير قوة استعادة، والسوائل والغازات (الموائع) لا تمتلك صلابة قص، لذا لا تدعم انتقال الموجات المستعرضة عبرها.
أي مما يلي مثال على تطبيق التداخل البناء في الحياة العملية؟
أ
إلغاء الضوضاء باستخدام سماعات عازلة للصوت
ب
تقوية إشارة الراديو عند استقبالها بطبق هوائي مناسب
ج
اختفاء الصوت عند تقابل موجتين متساويتين
د
تكون المناطق المظلمة في تجربة شقي يونغ
تفسير الإجابة
أطباق الاستقبال تعمل على عكس وتركيز الموجات في نقطة معينة (البؤرة) ليكون التداخل بناءً، مما يؤدي لزيادة سعة الإشارة الملتقطة وتقويتها.
إذا انتقلت موجة ضوئية من الهواء (معامل انكسار \(\approx 1\)) إلى الزجاج (معامل انكسار \(\approx 1.5\))، فإن سرعتها:
أ
تزداد بمقدار 1.5 مرة
ب
تقل بمقدار 1.5 مرة
ج
تبقى ثابتة
د
تصبح صفرًا
تفسير الإجابة
تُحسب السرعة في الوسط من العلاقة \(v = \frac{c}{n}\). وبما أن معامل انكسار الزجاج (1.5) أكبر من الهواء، فإن سرعة الضوء فيه ستقل بمقدار معامل الانكسار.
الطول الموجي لموجة صوتية في الهواء 0.5 متر، دخلت إلى الماء حيث سرعة الصوت في الماء 1500 م/ث (سرعة الصوت في الهواء 340 م/ث). ما طولها الموجي في الماء؟
أ
\(\approx 0.113\) m
ب
\(\approx 0.5\) m
ج
\(\approx 1.47\) m
د
\(\approx 2.2\) m
تفسير الإجابة
أولاً نحسب التردد في الهواء: \(f = \frac{340}{0.5} = 680\) Hz. التردد يظل ثابتًا في الماء، لذا \(\lambda_{water} = \frac{1500}{680} \approx 2.2\) متر.
موجة مستقرة على وتر بها 3 عقد (بما فيها الطرفين) وبطنان. أي نغمة (توافقي) يمثلها هذا الشكل؟
أ
الأساسي
ب
الأول
ج
الثاني
د
الثالث
تفسير الإجابة
النغمة التي تلي النغمة الأساسية مباشرة تحتوي على بطنين وثلاث عقد، وتسمى 'التوافقي الأول' (First Overtone) أو النغمة التوافقية الثانية.
