فيزيائي 2009
29-06-2009, 01:44
المحتويات
الموضوع الصفحة
مقدمة الكتاب 4
الفصل الأول : الحَركة التوافقيّة البَسيطـّة
( 1-1 ) مقدمة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
(2-1) الحركة التوافقية البسيطة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
(3-1) السرعة والعجلة في الحركة التوافقية البسيطة . . . . . . . . . . . . . 13 .
(4-1) تطبيق قوانين القوى على الحركة التوافقية البسيطة . . . . . . . . . . .19
(5-1) الطاقة في الحركة التوافقية البسيطة . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 .
(6-1) متوسط طاقة المتذبذب التوافقي البسيط . . . . . . . . . . . . . . . . 27 .
(7-1) الحركة الجيبية وتحديد زاوية الطور . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 .
(8-1) الحركة التوافقية البسيطة والحركة الدائرية . . . . . . . . . . . . . . . 36
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . .
تمارين
الفصل الثاني : الحَركـة المتذبذبة للبندول
(1-2) البندول البسيط . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90
(2-2) وصف حركة البندول البسيط . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
(3-2) أنواع حركة البندول البسيط . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
(4-2) البندول الطبيعي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 (5-2) نظرية المحاور المتوازية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
(6-2) البندول الإلـتـوائي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118 . . . . . .
تمارين
الفصل الثالث : الإهتزازات
( 1-3 ) مُقدمة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156 . . .
(2-3) الإهتزازات الحرة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
(3-3) الإهتزازات المتضائلة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160
(4-3) الإهتزازات القسرية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175 . . . . . . .
تمارين
الفصل الرابع : الحَركـة الموجيـّة
(1-4) مقدمة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202 . . . .
(2-4) الموجة المنتقلة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202
(3-4) أنواع الموجات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205
(4-4) الحركة الموجية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
(5-4) خصائص الموجة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
(6-4) الوصــف الريــاضي للموجــات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
( 7-4 ) معادلة الموجة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
( 4-9) سرعة الموجة المنتقلة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
(9-4) ســرعة الموجـة على خيـط مشـدود . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
(10-4) الموجات المنتقلة في بعد واحد . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
(11-4) الطاقة في الموجة المنتقلة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
(12-4) القدرة المنتقلة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .240 . . . .. . . . .
تمارين
الفصل الخامس : التراكب ، الموجات الواقفة
( 1-5) مبدأ تراكب الموجات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
(2-5) تداخل الموجات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278
(3-5) الموجات الواقفة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .289
(4-5) إنعكاس الموجة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
(5-5) الموجات الواقفة والرنين . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
(6-5) الموجات الواقفة في الأعمدة الهوائية . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
تمارين
الفصل السادس : الموجات الصوتية (1-6 ) مقدمة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .356 . . . .
( 6-2) سرعة الصوت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .357
(3-6 ) إنتقال الموجـات الصــوتية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
(4-6 ) تداخل الموجــات الصــوتية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
(5-6) شـدة الصـوت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
(6-6 ) مســتوى الشــدة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 7-6 )) الجهارة وحِدة الصوت والجودة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384
(8-6 ) الموجات الواقفة وإهتزاز الأعمدة الهوائية . . . . . . . . . . . . . . 386
(9-6 ) الضــربات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
( 10-6 ) تـأثيـر ( ظــاهرة ) دوبلر . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
( 11-6 ) الموجــات الصـدمية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .403
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .407 . . . . . . .
تمارين
المراجع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .445
المُقدمــة
نقدم بعون الله ســـبحانه وتعالى وتوفيقه لقرائنا ، طلبة الجامـــعات والمعاهد العليا ، وذوي الاختصاص كتابنا هذا : ]فيزياء الإهتزازات والموجات [ ، الذي اعتمدنا فيه الأُسس والمعايير المُتبعة التي أقرّتها الجامعات والمعاهد العليا في تدريس هذه المادة العلمية ، وحين فكرنا في إعداد هذا الكتـــاب اســـــتعرضنا عدداً من المراجع في مجال فيزيـــــــــاء الإهتزازات والموجات ، وتصـــــفحنا مواقع الشــــبكة العنكبوتية بالانترنت .
قالَ الرَسُــــول الأعْـظم مُـحَمَـد صلى الله عليه وسـلم : (( العِلمُ خَزائن مَفاتيحها السُــؤال ألا فاســألوا فإنه يؤجرُ فيه أربعة : الســــــائلُ ، والعالمُ ، والمُســــتمعُ ، والمُحب لهم )) . صَدق رَسُول الله مُحَمَد صلى الله عليه وسلم .
مادة الكتاب مبسطة ومتسلسلة تسلسلا ً منطقيا ً حيثُ يسهل على الطالب فهمها والإحاطة بمحتوياتها ، فتم عرض مخططات ورســـوم توضيحية ، فضلا ً عن إعطاء تعريفات شاملة لكافة المصطلحات العلمية الواردة واثبات المعادلات وكيفية اشتقاقها لترسيخ مفاهيم هذا الكتاب العلمي ، وكذلك تم التركيز على عدد كاف من الأمثلة المحلولة والتطبيقات الفيزيائية والتمارين في كل فصل ، نأمل أنْ نكون قد أســـهمنا وســـاعدنا في تسهيل المعلومات العلميّــة المعروضة وتيسيرها ، يتناولُ الكتــاب ستة فصول تضم مواضيع فيزياء الإهتزازات والموجات ، يبدأ الكتاب في الفصل الأول منه بالحَركة التوافقيّة البَسيطـّة ، تم التعرف على الحركة التذبذبيـّة ، الحركة الجيبية ، زاوية الطور ، والحركة الدائرية . ويشمل الفصل الثاني الحَركـة المتذبذبة للبندول وإعطاء وصف لحركة البندول البسيط والتعرف على أنواع حركة البندول البسيط ، ودراسة البندول الطبيعي ، ونظرية المحاور المتوازية ، وكذلك التعرف على البندول الإلـتـوائي .
وخُصص الفصل الثالث للتعرف على الإهتزازات الحرة ، الإهتزازات المتضائلة والإهتزازات القســـرية. يتناول الفصل الرابع الحَركـة الموجيـّة ، أنواع الموجات ، خصائص الموجات ، والوصف الرياضي للموجات ، الطاقة في الموجة المنتقلة ، القدرة المنتقلة ، القدرة المتوسطة للموجة .
وقد آثرنا أنْ نوظف الفصل الخامس لدراسة التراكب ، حيث تم التعرف على التداخل البناء والإتلافي ، والتعرف على الموجات الواقفة والرنين ، وتناول الموجات الواقفة في الأعمدة الهوائية ، أما الفصل السادس ، خصص للموجات الصوتية ، انتقال الموجات الصوتية ، تداخل الموجات الصوتية ، الجهارة وحِدة الصوت والجودة ، الضربات تـأثيـر ( ظــاهرة ) دوبلر، الموجــات الصـدمية .
وأخيرا″ نقدم شكرنا وتقديرنا إلى د. أحمد محمد عبد الباقي الأستاذ في جامعة الزقازيق / كلية العلوم – قسم الفيزياء لمراجعة الكتاب علميا ً ، ومساهمته الجادة من آراء وملاحظات قيّمة ، نرجو الله ســـبحانه وتعالى أنْ نكون قد وُفقّنا في هذا المجهود العلمي المتواضع خدمــة لطلبتنا الأعــزاء ، وذوي الإختصــاص .
والله ولي التوفيق .
المُؤلف
2010
الموضوع الصفحة
مقدمة الكتاب 4
الفصل الأول : الحَركة التوافقيّة البَسيطـّة
( 1-1 ) مقدمة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
(2-1) الحركة التوافقية البسيطة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
(3-1) السرعة والعجلة في الحركة التوافقية البسيطة . . . . . . . . . . . . . 13 .
(4-1) تطبيق قوانين القوى على الحركة التوافقية البسيطة . . . . . . . . . . .19
(5-1) الطاقة في الحركة التوافقية البسيطة . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 .
(6-1) متوسط طاقة المتذبذب التوافقي البسيط . . . . . . . . . . . . . . . . 27 .
(7-1) الحركة الجيبية وتحديد زاوية الطور . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 .
(8-1) الحركة التوافقية البسيطة والحركة الدائرية . . . . . . . . . . . . . . . 36
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . .
تمارين
الفصل الثاني : الحَركـة المتذبذبة للبندول
(1-2) البندول البسيط . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90
(2-2) وصف حركة البندول البسيط . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
(3-2) أنواع حركة البندول البسيط . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
(4-2) البندول الطبيعي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 (5-2) نظرية المحاور المتوازية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
(6-2) البندول الإلـتـوائي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118 . . . . . .
تمارين
الفصل الثالث : الإهتزازات
( 1-3 ) مُقدمة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156 . . .
(2-3) الإهتزازات الحرة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
(3-3) الإهتزازات المتضائلة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160
(4-3) الإهتزازات القسرية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175 . . . . . . .
تمارين
الفصل الرابع : الحَركـة الموجيـّة
(1-4) مقدمة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202 . . . .
(2-4) الموجة المنتقلة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202
(3-4) أنواع الموجات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205
(4-4) الحركة الموجية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
(5-4) خصائص الموجة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
(6-4) الوصــف الريــاضي للموجــات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
( 7-4 ) معادلة الموجة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
( 4-9) سرعة الموجة المنتقلة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
(9-4) ســرعة الموجـة على خيـط مشـدود . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
(10-4) الموجات المنتقلة في بعد واحد . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
(11-4) الطاقة في الموجة المنتقلة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
(12-4) القدرة المنتقلة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .240 . . . .. . . . .
تمارين
الفصل الخامس : التراكب ، الموجات الواقفة
( 1-5) مبدأ تراكب الموجات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
(2-5) تداخل الموجات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278
(3-5) الموجات الواقفة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .289
(4-5) إنعكاس الموجة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
(5-5) الموجات الواقفة والرنين . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
(6-5) الموجات الواقفة في الأعمدة الهوائية . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
تمارين
الفصل السادس : الموجات الصوتية (1-6 ) مقدمة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .356 . . . .
( 6-2) سرعة الصوت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .357
(3-6 ) إنتقال الموجـات الصــوتية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
(4-6 ) تداخل الموجــات الصــوتية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
(5-6) شـدة الصـوت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
(6-6 ) مســتوى الشــدة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 7-6 )) الجهارة وحِدة الصوت والجودة . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384
(8-6 ) الموجات الواقفة وإهتزاز الأعمدة الهوائية . . . . . . . . . . . . . . 386
(9-6 ) الضــربات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
( 10-6 ) تـأثيـر ( ظــاهرة ) دوبلر . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
( 11-6 ) الموجــات الصـدمية . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .403
تطبيقات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .407 . . . . . . .
تمارين
المراجع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .445
المُقدمــة
نقدم بعون الله ســـبحانه وتعالى وتوفيقه لقرائنا ، طلبة الجامـــعات والمعاهد العليا ، وذوي الاختصاص كتابنا هذا : ]فيزياء الإهتزازات والموجات [ ، الذي اعتمدنا فيه الأُسس والمعايير المُتبعة التي أقرّتها الجامعات والمعاهد العليا في تدريس هذه المادة العلمية ، وحين فكرنا في إعداد هذا الكتـــاب اســـــتعرضنا عدداً من المراجع في مجال فيزيـــــــــاء الإهتزازات والموجات ، وتصـــــفحنا مواقع الشــــبكة العنكبوتية بالانترنت .
قالَ الرَسُــــول الأعْـظم مُـحَمَـد صلى الله عليه وسـلم : (( العِلمُ خَزائن مَفاتيحها السُــؤال ألا فاســألوا فإنه يؤجرُ فيه أربعة : الســــــائلُ ، والعالمُ ، والمُســــتمعُ ، والمُحب لهم )) . صَدق رَسُول الله مُحَمَد صلى الله عليه وسلم .
مادة الكتاب مبسطة ومتسلسلة تسلسلا ً منطقيا ً حيثُ يسهل على الطالب فهمها والإحاطة بمحتوياتها ، فتم عرض مخططات ورســـوم توضيحية ، فضلا ً عن إعطاء تعريفات شاملة لكافة المصطلحات العلمية الواردة واثبات المعادلات وكيفية اشتقاقها لترسيخ مفاهيم هذا الكتاب العلمي ، وكذلك تم التركيز على عدد كاف من الأمثلة المحلولة والتطبيقات الفيزيائية والتمارين في كل فصل ، نأمل أنْ نكون قد أســـهمنا وســـاعدنا في تسهيل المعلومات العلميّــة المعروضة وتيسيرها ، يتناولُ الكتــاب ستة فصول تضم مواضيع فيزياء الإهتزازات والموجات ، يبدأ الكتاب في الفصل الأول منه بالحَركة التوافقيّة البَسيطـّة ، تم التعرف على الحركة التذبذبيـّة ، الحركة الجيبية ، زاوية الطور ، والحركة الدائرية . ويشمل الفصل الثاني الحَركـة المتذبذبة للبندول وإعطاء وصف لحركة البندول البسيط والتعرف على أنواع حركة البندول البسيط ، ودراسة البندول الطبيعي ، ونظرية المحاور المتوازية ، وكذلك التعرف على البندول الإلـتـوائي .
وخُصص الفصل الثالث للتعرف على الإهتزازات الحرة ، الإهتزازات المتضائلة والإهتزازات القســـرية. يتناول الفصل الرابع الحَركـة الموجيـّة ، أنواع الموجات ، خصائص الموجات ، والوصف الرياضي للموجات ، الطاقة في الموجة المنتقلة ، القدرة المنتقلة ، القدرة المتوسطة للموجة .
وقد آثرنا أنْ نوظف الفصل الخامس لدراسة التراكب ، حيث تم التعرف على التداخل البناء والإتلافي ، والتعرف على الموجات الواقفة والرنين ، وتناول الموجات الواقفة في الأعمدة الهوائية ، أما الفصل السادس ، خصص للموجات الصوتية ، انتقال الموجات الصوتية ، تداخل الموجات الصوتية ، الجهارة وحِدة الصوت والجودة ، الضربات تـأثيـر ( ظــاهرة ) دوبلر، الموجــات الصـدمية .
وأخيرا″ نقدم شكرنا وتقديرنا إلى د. أحمد محمد عبد الباقي الأستاذ في جامعة الزقازيق / كلية العلوم – قسم الفيزياء لمراجعة الكتاب علميا ً ، ومساهمته الجادة من آراء وملاحظات قيّمة ، نرجو الله ســـبحانه وتعالى أنْ نكون قد وُفقّنا في هذا المجهود العلمي المتواضع خدمــة لطلبتنا الأعــزاء ، وذوي الإختصــاص .
والله ولي التوفيق .
المُؤلف
2010