[justify]7-3 سلوك الموجات Waves Behavior
( يحتاج إلى 3 حصص )
الحصة السابعة :
نشاط 1 : يُعطي المعلم احد الطلاب ( بالون هيليوم ) ويطلب منه سحب كمية قليلة من الهيليوم مع الشهيق بالفم ، ثم يتركه يتحدث أمام زملاءه ، سيُفاجئ الجميع بتغيّر نبرة صوت زميلهم !! ، ( وإنّ توفر غاز فلوريد الكبريت فحسن لأن الصوت سيظهر بنبرة أخرى ) ، كما في الفيديو التالي :
ثم يفسح المعلم المجال للطلاب لتفسير هذه الظاهرة ، ولا يُجيبهم ، بل يُوجه النقاش بتساؤل آخر عن العوامل المؤثرة في سرعة الموجة ؟
ربما لا يتوصل الطلاب إلى الإجابة الصحيحة ، فيتساءل عن توقعهم لأيهما أسرع ، سرعة موجات الصوت في الهواء ( الأكسجين ) أم في الماء أم في الجوامد ؟ ربما يتوصل الطلاب من خلال ما سبق دراسته إلى أنّ سرعة الصوت تكون أكبر في الجوامد ثم أقل في الماء ثم أقل في الهواء ، ثم يبيّن لهم أنّ سرعة الصوت في الهيليوم أكبر من سرعته في الهواء ( الأكسجين ) وهذا ما يُفسر تغيّر نبرة الصوت .
الخلاصة :
تعتمد سرعة الموجة الميكانيكية على خصائص الوسط الذي تمر خلاله ، ولا تعتمد على سعة الموجة أو ترددها. فمثلا :
1- يؤثر عمق الماء في سرعة موجات الماء المتكونة فيه ، ومن المناسب أنّ يستشهد المعلم بإعصار تسونامي حيث تتعلق سرعة انتشارها بعمق الماء. فعندما يكون عمق البحار يساوي km 4 فإن سرعتها تتراوح بحوالي 700 km/h ، بيد أنها لا تتجاوز 80 km/h عند السواحل التي لا تتجاوز عمق 50 m ، ولكن تصل سعة الموجة ( ارتفاعها ) إلى 10 m ، ويعرض هذه المحاكاة :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328275720.swf]width=550 height=440[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328446517.swf]width=640 height=480[/FLASH]
2- تؤثر درجة حرارة الهواء في سرعة موجات الصوت التي تنتشر فيه ، فسرعة الصوت عند درجة الحرارة المنخفضة أقل من سرعة الصوت عند درجة الحرارة المرتفعة .
3- يؤثر مقدار قوة شدّ النابض وكتلة وحدة أطواله على سرعة موجاته .
نشاط 2 : يقسم المعلم الطلاب إلى مجموعات ويُعطي كل مجموعة نوعين من النوابض مختلفة الصلابة ، ويطلب منهم ربطها ببعض وتكوين بها موجات مع ملاحظة ما يحدث عند نقطة ارتباطهما ببعض ، كما في الفيديو التالي :
أو المقطع التالي :
سيلاحظ الطلاب عند مرور الموجة الساقطة بنقطة ارتباط النابضين ببعض فإنّ جزء من الموجة الساقطة ستنعكس ( وتسمى الموجة المنعكسة ) وجزء آخر سينكسر ( ويسمى الموجة المنكسرة ) ويلاحظ ذلك بتغيّر سعة الموجة إما زيادة أو نقصان بحسب الموجة الساقطة ( ما إذا كانت صادرة من النابض السميك أو من النابض الأقل سمكا )، كما في المحاكاة التالية :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328448957.swf]width=760 height=189[/FLASH]
ثم يطلب المعلم منهم إعادة التجربة بإيصال إحدى النوابض في جدار وتكوين موجات تصطدم بهذا الجدار ، سيلاحظ انعكاس الموجة الساقطة ، كما في المحاكاة التالية :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328448983.swf]width=540 height=500[/FLASH]
وللتعزيز يعرض المحاكاة التالية :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449012.swf]width=800 height=600[/FLASH]
إذا :
سيتعرف الطالب على الموجة الساقطة والموجة المنعكسة والموجة المنكسرة ، وأنه عندما تعبر موجة خلال حدّ فاصل بين وسطين مختلفين ينفذ جزء منها منكسرا كما ينعكس الجزء الآخر .
و إنّ توفر لديك حوض التموجات فهذا تعزيز رائع للانعكاس والانكسار ، والتوضيح كما في المقطع التالي ( شرح مفصل ) :
نشاط 3 : يطلب المعلم من طالبين أنّ يُمسكا بطرفي نابض طويل يُوضع على الأرض ، ثم يُحدث كل منهما موجة بحيث تكون الموجتين في نفس الاتجاه مرة ، وفي الاتجاه المعاكس مرة ثانية ، كما هو موضح في الفيديو التالي :
وللتعزيز يعرض هذه المحاكاة :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449216.swf]width=540 height=500[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449239.swf]width=780 height=460[/FLASH]
ويطلب منهم تفسير ما شاهدوه ، يُوجه المعلم النقاش حتى يتوصل الطلاب إلى :
1 – إذا انتقلت موجتين ( لهما نفس السعة ) في اتجاهين متعاكسين ، فإما أنّ تلغي كل منهما الأخرى ( ويسمى تداخلا هداما ) أو تنتج موجة ذات سعة أكبر ( ويسمى تداخلا بناء ً ) ، مع ملاحظة أنّ هذا التداخل يحدث عندما تتحرك موجتان أو أكثر في الوسط نفسه وفي نفس الزمن.
2 – الإزاحة الحادثة في النابض ( أو الحبل ) والناتجة عن موجتين أو أكثر تساوي المجموع الجبري للإزاحات الناتجة عن كل موجة على حده ، ففي التداخل الهدام تكون الإزاحة مساوية للصفر ، وفي التداخل البناء تكون الإزاحة مساوية لمجموع الإزاحتين .
الحصة الثامنة :
نشاط 4 : يقوم المعلم بالنشاط التالي لتمثيل الموجات الموقوفة مستخدما الحبل ( يحتاج هذا النشاط إلى تمرين حتى يضبطها جيدا ) :
وللتعزيز يعرض هذه المحاكاة :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449276.swf]width=800 height=600[/FLASH]
سيلاحظ الطلاب من هذا النشاط ، أنّه بزيادة الاهتزازات ستتراكب كل موجة ساقطة إلى الموجة المنعكسة ( ليحدث لدينا تراكب بين قطارين من الموجات المتماثلة في التردد والسعة والتي تسير في اتجاهين متعاكسين ومحصورين بين نقطتين ثابتتين ) ، مكونة عقدتان عند طرفي الحبل وبطن في وسط الموجة [ تسمى الموجات الموقوفة ] .
وللتعزيز أيضا الفيديو التالي وهذه المحاكاة :
http://www.youtube.com/watch?v=nyyGS1Am-SE
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449642.swf]width=640 height=480[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449695.swf]width=550 height=200[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449679.swf]width=540 height=500[/FLASH]
نشاط 5 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449787.swf]width=704 height=396[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449803.swf]width=848 height=477[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449819.swf]width=704 height=396[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449831.swf]width=800 height=450[/FLASH]
ويتساءل عن كيفية تمثيل الموجات في هذا العرض ؟ سيلاحظ الطلاب أنّه تم تمثيل الموجات برسم دوائر متتابعة متحدة في مراكزها تعبر عن قمم الموجة.
ثم يُبيّن المعلم ويمكن استعمال مقدمة الموجة لتوضيح الموجات بأي شكل كانت، ومن ذلك الموجات الدائرية والموجات المستقيمة.
نشاط 6 : يطلب المعلم من الطلاب تمثيل الانعكاس والانكسار في بعدين :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449875.swf]width=750 height=500[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449852.swf]width=400 height=120[/FLASH]
الحصة التاسعة :
تمارين .
في الرابط التالي مجلد يحتوي على جميع الصور والفلاشات والفيديو المدرجة في هذا الدرس مع المرشد الدراسي له :
[/justify]