إليكم مجموعة من التمارين المختارة و المصححة من جزء الموجات خاص بجميع الشعب العلمية للسنة الثانية باكلوريا. يتم الإشارة إلى مستوى الصعوبة بالرمز * .
يمكنكم الاطلاع على النسخة الفرنسية من السلسلة الخاصة بتمارين الموجات الميكانيكية خيار فرنسية على الرابط التالي :
Exercices Corrigés : les Ondes mécaniques 2 bac biof
تمرين 1: انتشار موجة ميكانيكية طول حبل مرن.
نثير طرفا S من حبل مرن عند لحظة نعتبرها أصلا للزمن، فنحصل على تشويه ينتشر طول الحبل من اليسار نحو اليمين بسرعة انتشار c (انظر الشكل).
تمرين 2: انتشار موجة ميكانيكية متوالية جيبية طول حبل مرن.
يمثل الشكل جانبه مظهرا لحبل مرن مهتز. بيحيث تنتشر فيه موجة ميكانيكية متوالية جيبية ترددها N ودورها T. نهمل ظاهرة الخمود و الانعكاس المرافقة لانتشار الموجات في الأوساط المادية.
نحدث الموجة الميكانيكية بواسطة هزاز تردده 100Hz ونعتبر لحظة اشتغال الهزاز أصلا للزمن.
1- من خلال الشكل، احسب طول الموجة λ وسرعة انتشارها C في الحبل.
2- احسب t1 لحظة التقاط صورة لمظهر الحبل (الشكل).
نعبر عن استطالة نقطة من وسط الانتشار بالعلاقة التالية:
A : وسع الموجة المستعرضة.
3- ماذا تمثل ؟ بين أن
.
4- مثل استطالة المنبع (ys(t بدلالة الزمن t بحيث t<20ms.
5- تعيد نقطة M من الحبل نفس حركة المنبع بعد تأخر زمني τ حدد الجواب الصحيح من بين الاقتراحات التالية.
(a : yM(t)= yS(t) b : yM(t)= yS(t +τ) c : yM(t)= yS(t-τ
6- لتكن dM=n.λ ( عدد صحيح طبيعي n) المسافة الفاصلة بين النقطة M ومنبع الموجة S، بين بهذه الشرط أن :
(yM(t)= yS(t . ما التفسير الفيزيائي للعلاقة المحصل عليها؟.
7- حدد شرطا على المسافة dN ليكون (yM(t)= - yS(t . ما المعنى الفيزيائي للعلاقة؟
8- تطبيق: حدد عدد النقط التي تهتز على توافق في الطور مع المنبع S علما أن طول الحبل المرن هو L=2m .
تمرين 3
الجزء الأول : انتشار موجة ميكانيكية على سطح الماء.
نحدث على السطح الحر للماء لحوض الموجات ,بواسطة صفيحة (P) مرتبطة بهزاز, موجات متوالية دورية ترددها N=10Hz. تنتشر الموجات دون خمود و دون انكسار ,يمثل الشكل (1) مظهر سطح الماء عند لحظة معينة و نعطي d=6cm.
الشكل 1
1- حدد فيمة طول الموجة λ.
2- استنتج قيمة v سرعة انتشار الموجة على سطح الماء.
3- نعتبر نقطتين M و P من سطح الماء, حيث MP=7cm (الشكل 1) أحسب قيمة التأخر الزمني τ لاهتزاز النقطة P بالنسبة للنقطة M.
الجزء الثاني : التعيين التجريبي لسرعة انتشار الصوت.
لتحديد سرعة انتشار موجة صوتية داخل قاعة الأشغال التطبيقية , أنجز الأستاذ التركيب التجريبي الممثل في الشكل (2) و المتكون من ميكروفين M1 و M2 تفصل بينهما المسافة d , مكبر صوت ,مولد GBF مضبوط على التردد N , راسم التذبذب .
يعطي الشكل (3) الرسمين التذبذبيين المعاينين بالنسبة للمسافة d1=21cm .
نعطي الحساسية الأفقية للمدخلين هي : Sh=1.10-4s/div
4 - عين قيمة الدور T للموجة الصوتية.
5- نزيح أفقيا الميكروفون M2 تدريجيا بالنسبة ل M1 إلى أن يصبح الرسمان التذبذبيان من جديد على توافق في الطور . المسافة بين M1 و M2 هي d2=41,5cm .
أ - حدد قيمة λ طول الموجة الصوتية.
ب - أحسب قيمة v سرعة انتشار الصوت في الهواء .
تمرين 4 : مقتطف من الإمتحان الوطني الموحد 2020 علوم فيزيائية.
في حوض الموجات,يحدث هزاز في نقطة S من السطح الحر للماء موجة متوالية جيبية ترددها N . تنتشر هذه الموجة دون خمود ودون انعكاس بسرعة v=0.25ms-1 .
يبرز الشكل جانبه مظهر سطح الماء عند لحظة تاريخها t1.حيث تمثل كل دائرة ذروة الموجة.
تمرين 5:
مقتطف من الإمتحان الوطني الموحد للبكالوريا الدورة العادية 2020- علوم الحياة و الأرض و العلوم الزراعية.
انتشار الموجات ظاهرة طبيعية يمكن أن تحدث في بعض الأوساط .تمكن دراسة هذا الانتشار في شروط مختلفة من الوصول إلى معلومات حول طبيعة الموجات و خاصياتها و كذا حول وسط الانتشار.
يعطي الشكل أسفله,عدتين (1) و (2) لدراسة انتشار موجة على سطح الماء و دراسة انتشار الصوة في الهواء.
1- ما طبيعة الموجة الميكانيكية المحدثة على التوالي من طرف منبعي العدتين.
2- في العدة (1),يحدث هزاز موجة متوالية جيبية ترددها N1 . مكنت دراسة تجريبية من الحصول على الوثيقة (a) الممثلة لاستطالة نقطة M من سطح الماء بدلالة الزمن, و الوثيقة (b) الممثلة لمظهر سطح الماء عند لحظة معينة.
1-2 أي الوثيقتين (a) و (b) تبرز دورية مكانية؟
2-2 أوجد التردد N1 للموجة.
3-2 احسب السرعة v1 لانتشار الموجة فوق سطح الماء.
4-2 انقل على ورقة تحريرك رقم السؤال,واكتب الحرف الموافق للاقتراح الصحيح.
استطالة النقطة M بدلالة استطالة المنبع تكتب على الشكل :
3- نضع على سطح الماء حاجزا به فتحة عرضها L=8cm .فتنتشر الموجة المحدثة من طرف المنبع على سطح الماء بعد اجتيازها للفتحة .
1-3 ما الظاهرة الممكن مشاهدتها بعد اجتياز الموجة للفتحة؟علل جوابك.
2-3 استنتج طول الموجة λ2 و سرعة انتشار v2 للموجة بعد اجتياز الفتحة.
4- يبعث مكبر الصوت للعدة (2) موجات صوتية ترددها N2=100kHz.
1-4 هل يمكن للموجات الصوتية المحدثة الانتشار في الفراغ ؟ علل جوابك.
2-4 تستقبل الموجات بواسطة مكروفونين M1 و M2 يوجدان في نفس الموضع.فيظهر المنحنيان المعاينان على راسم التذبذب على توافق في الطور.
عند ازاحة الميكروفون M2 بالنسبة للميكورفون M1 بالمسافة d=34cm .يظهر المنحنيين المعاينين على راسم التذبذب من جديد على توافق في الطور للمرة العاشرة (10) .استنتج سرعة انتشار الصوت في الهواء.
طاقم فريق عمل ClasseIn مسرور بزيارتكم .