[ناصر اللحياني]

[justify]

7-2 خصائص الموجات Waves Properties

( يحتاج إلى 3 حصص )

الحصة الرابعة :

نشاط 1 : يطلب المعلم من طالبين أن يقفا أمام بعضهما ويمسك كل منهما بطرفي حبل ويهز أحدهما الحبل .

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571601.swf]width=600 height=500[/FLASH]

ثم يطرح المعلم هذا التساؤل : كيف انتقلت الطاقة الحركية بينهما ؟

يُوجه المعلم النقاش ، حتى يتوصل الطلاب إلى أنّ الطاقة الحركية انتقلت (( في الحبل )) بدون أنّ ينتقل الحبل نفسه ، ثم يتساءل المعلم عن كيفية انتقال الطاقة الحركية في الحبل دون أنّ ينتقل الحبل ؟ ليتوصل الطلاب إلى أنّ ذلك كان في هيئة (( موجة )).

وبذلك يمكن التوصل إلى تعريف الموجة بأنها :

الموجة : هي اضطراب يحمل الطاقة خلال المادة أو الفراغ .

نشاط 2 : يُوزع المعلم الطلاب إلى مجموعات ، ويُعطي كل مجموعة حبل طوله 2م ونابض لولبي ، ويطلب منهم إحداث موجات في كل منهما ، وملاحظة الفرق بينهما .

يُوجه المعلم الطلاب إلى للمقارنة بينهما من خلال اتجاه انتشار الموجة واتجاه تذبذب جزيئات الحبل والنابض اللولبي ، للتوضيح أكثر يعرض عليهم هذه المحاكات :

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571723.swf]width=550 height=400[/FLASH]

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571774.swf]width=540 height=500[/FLASH]

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571787.swf]width=544 height=306[/FLASH]

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571858.swf]width=550 height=400[/FLASH]

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571811.swf]width=544 height=306[/FLASH]

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571732.swf]width=550 height=400[/FLASH]

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571834.swf]width=550 height=400[/FLASH]

ليتوصل الطلاب إلى أنّ :

الموجة المستعرضة : هي الموجة التي تتذبذب جزيئاتها عموديا على اتجاه انتشار الموجة .
مثل : الموجات الكهرومغناطيسية .

الموجات الطولية : هي الموجة التي تتذبذب جزيئاتها في اتجاه حركة الموجة نفسه ( موازية لها ) .
مثل : موجات الصوت .

نشاط 3 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571910.swf]width=648 height=377[/FLASH]

ويطلب من الطلاب تصنيفها ما إذا كانت موجات مستعرضة أم طولية ؟ يُوجه المعلم النقاش بالتساؤل عن اتجاه انتشار الموجة واتجاه تذبذب الجزيئات ؟

ليتوصل الطلاب إلى أنّ هذه الموجات ليست مستعرضة ولا طولية ، لأن جزيئاتها تتحرك في اتجاه موازي وعمودي على اتجاه انتشار الموجة ، وهي تعرف بالموجات السطحيّة .
الموجة السطحية : هي الموجة التي تتذبذب جزيئاتها بشكل عمودي وموازي على اتجاه انتشار الموجة .
مثل : موجات البحار .

للتعزيز .. يعرض المعلم هذه المحاكاة :

الحصة الخامسة :

نشاط 4 : يعرض المعلم الفيديو والمحاكاة التالية :

http://www.youtube.com/watch?v=I9LAGLWDk28

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572007.swf]width=550 height=400[/FLASH]

أضغط على rope1 و rope2 و rope3 [ في اليمين] لترى سرعات متفاوتة للموجات حيث تقطع الموجات نفس الإزاحة ولكن في أزمنة مختلفة .

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572047.swf]width=550 height=400[/FLASH]

ويطلب من الطلاب المقارنة بين حركة الموجتين ، سيلاحظ الطلاب أنّ تفاوت سرعة الموجتين ، ثم يُوجه المعلم النقاش حتى يتوصل الطلاب إلى أنّ :


سرعة الموجة : هي الإزاحة التي تقطعها خلال وحدة الزمن .


نشاط 5 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572093.swf]width=545 height=560[/FLASH]

ويطلب من الطلاب المقارنة بين الحالتين التالية :

الحالة الأولى :

الحالة الثانية :

سيلاحظ الطلاب في مقارنة الحالة الأولى : أنّ الإزاحة القصوى للموجة الأولى عن موضع سكونها أكبر من الإزاحة القصوى للموجة الثانية عن موضع سكونها ، وبالتالي نستطيع أنّ نصف هذه المقارنة بأنّ سعة الموجة الأولى أكبر من سعة الموجة الثانية .

وسيلاحظ الطلاب في مقارنة الحالة الثانية : أنّ المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتالين في الموجة الأولى أكبر من الإزاحة قمتين متتاليتين أو قاعين متتالين في الموجة الثانية ، وبالتالي نستطيع أنّ نصف هذه المقارنة بأنّ الطول الموجي للموجة الأولى أكبر من الطول الموجي للموجة الثانية .

والصورة التالية توضح الطول الموجي ( موجة واحدة ) :

إذا :

سعة الموجة A : هي الإزاحة القصوى للموجة عن موضع سكونها .

الطول الموجي λ : هي المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين أو أي نقطتين متشابهتين .


نشاط 6 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572266.swf]width=550 height=400[/FLASH]

حيث تبيّن المحاكاة نقطتين في موجة مستعرضة ( نقطة زرقاء وأخرى حمراء يُمكن تحريكهما على الموجة ) ، ويطلب المعلم من طلابه ملاحظة :

الحالة الأولى : عندما تكون النقطتين على قمتين متتاليتين للموجة أو على قاعيّن متتالين للموجة ( أيّ أنّ بينهما طول موجي واحد λ ) ، سيلاحظ الطلاب انطباق اهتزاز النقطتين (( أسفل المحاكاة )) ، وهذا يعني أنّ لهما نفس الإزاحة عن موضع الاتزان ولهما نفس السرعة المتجهة ، وبالتالي لهما نفس الطور ( أو بمعنى آخر فرق الطور بينهما يساوي الصفر ) ، وسيحدث مثل ذلك لو كان بين النقطتين مضاعفات الطول الموجي .

الحالة الثانية : عندما تكون إحدى النقطتين على القمة والأخرى على القاع ، ( أيّ أنّ بينهما نصف طول موجي واحد λ ½ ) سيلاحظ الطلاب تعاكس اهتزاز النقطتين ، وهذا يعني أنّهما متعاكسين في الإزاحة وفي السرعة المتجهة ، وبالتالي فإنّ فرق الطور بينهما يساوي 180̊ درجة .

وأي نقطتين في الموجة يمكن أنّ يكونا مختلفين في الطور بين 0̊ و 180̊ ، فمثلا في الحالة الثالثة تبيّن أن فرق الطور بينهما 90̊ درجة .

وبالمثل يمكن تطبيق مفهوم الطور على الموجة الطوليّة .

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572383.swf]width=550 height=400[/FLASH]

وللتعزيز .. يعرض فرق الطور بين موجتين :

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572093.swf]width=545 height=560[/FLASH]

نشاط 7 : يعرض المعلم الفيديو التالي :

http://www.youtube.com/watch?v=Upb-gPD13Ig

ويطلب من الطلاب ملاحظة العلاقة بين أمواج البحر وقفزة الطير ؟ والزمن اللازم بين كل قفزتين ؟ ، سيلاحظ الطلاب أنّ الطير يقفز كلما اقتربت قمة الموجة ، وسيرى المؤقت الذي يحسب الزمن اللازم بين كل قفزتين .

ثم يُبيّن المعلم أنّ هذا الزمن اصطلح على تسميته بـ ( الزمن الدوري ) كما سبق أنّ مرّ معهم في الدرس الأول.

إذا :
الزمن الدوري : هو الزمن الذي يحتاج إليه الجسم المهتز حتى يكمل دورة كاملة وعادة ما يكون مثل هذا الجسم هو مصدر الموجة الدورية أو المسبِّب لها .


نشاط 8 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572446.swf]width=700 height=400[/FLASH]

ويطلب من الطلاب المقارنة بين حالات التردد الثلاث ( تردد عالي ، تردد متوسط ، تردد منخفض ) للموجة المستعرضة والطوليّة ، سيلاحظ الطلاب أنّ التردد العالي للموجة يعني عدد الاهتزازات في الثانية .

ولتعزيز مفهوم التردد يعرض هذه المحاكاة :

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572549.swf]width=600 height=420[/FLASH]

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571774.swf]width=540 height=500[/FLASH]

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572570.swf]width=700 height=500[/FLASH]

إذا :

التردد f : عدد الاهتزازات الكاملة التي يتمّها الجسم المهتز في الثانية الواحدة ، ويقاس بوحدة هرتز Hz .
والهرتز الواحد هو اهتزازة واحدة في الثانية

ولتعزيز كل خصائص الموجات يعرض المعلم هذه المحاكاة الشاملة لـ ( السرعة ، السعة ، الطول الموجي ، الزمن الدوري ، التردد ) عند تثبيت واحدة منها ، مع ملاحظة مهمة وهي أنّه يمكن استخدام سرعة الموجة v وسعتها A لوصف أي موجة. أما الزمن الدوري T والتردد f فينطبقان فقط على الموجات الدورية :

[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572586.swf]width=640 height=480[/FLASH]

الحصة السادسة : مسائل على قياس الموجة .

في الرابط التالي مجلد يحتوي على جميع الصور والفلاشات والفيديو المدرجة في هذا الدرس مع المرشد الدراسي له :

[hide] أضغط هنـــــــا [/hide][/justify]