موضوع · عدد الألعاب: 27

الأمواج: ما الذي ينتقل، وبأي سرعة

تنقل الموجة الطاقة والشكل من مكان إلى آخر بينما تتحرك المادة ذهابًا وإيابًا فقط. ترددها وطولها الموجي وسرعتها مترابطة: ⁦v = f·λ⁩، ⁦T = 1 ÷ f⁩.

ألعاب هذا الموضوع

عدد الألعاب: 27

العب الآن · 65

نبضة الحبل: ما الذي ينتقل على امتداد الموجة؟

تنقل الموجة شكلًا وطاقة على امتدادها، بينما يتحرك الحبل صعودًا ونزولًا فقط. قِس زمن نبضة، وشاهد شريطًا يبقى في مكانه، واقرأ السعة، واجمع نبضتين تلتقيان، والتقط صدى.

ماهية الموجةالسعة
العب نبضة الحبل
سرعة الموجة
v = d ÷ t
النبضات تُجمع
y = y₁ + y₂

العب الآن · 66

تموجات الحصاة: لماذا تصغر الأمواج وهي تنتشر

يصغر تموج الحصاة كلما كبرت حلقته، لأن الطاقة نفسها تتوزع حول حلقة تطول باستمرار. جِد الارتفاع بعيدًا، والطاقة لكل متر، والمسافة التي ينخفض عندها إلى ⁦1 cm⁩، وقارنه بموجة مستقيمة.

السعةطاقة الموجة
العب تموجات الحصاة
تموج منتشر
A ∝ 1 ÷ √r
الطاقة والارتفاع
E ∝ A²

العب الآن · 67

القدرة على الحبل: كم من الطاقة تحمل الموجة؟

تحمل الموجة الطاقة على امتداد حبل إلى ماصّ في الطرف البعيد. ضاعف السعة، وضاعف التردد أيضًا، واحسب الواطات، وجِد التأرجح الذي يحافظ على القدرة نفسها، وجرّب حبلًا أثقل.

السعةقدرة الموجة
العب القدرة على الحبل
قدرة الموجة
P = ½·μ·ω²·A²·v
المربعات مهمة
P ∝ A²·f²

العب الآن · 68

مسطرة حوض التموجات: قياس الطول الموجي

تغطس عارضة في حوض ⁦8⁩ مرات في الثانية وترسل تموجات مستقيمة على امتداده. عُدّ الفجوات بين القمم، واقرأ صورة بنصف الحجم، وجِد السرعة بـ ⁦v = f·λ⁩، وأبطئ التموجات فوق طرف ضحل، وقِس زمن عبورها.

الطول الموجيقياس الأمواج
العب مسطرة حوض التموجات
عدّ الفجوات
λ = d ÷ (n − 1)
معادلة الموجة
v = f·λ

العب الآن · 69

آلة الأمواج: الطول الموجي والتردد والسرعة

يهزّ محرك أحد طرفي حبل ويملؤه بالأمواج. عُدّها لتجد الطول الموجي، واربطه بالتردد بـ ⁦v = f·λ⁩، وهُزّ أسرع، وقِس الزمن الدوري عند خرزة، واختبر سعة أكبر.

الطول الموجيالتردد والزمن الدوري
العب آلة الأمواج
معادلة الموجة
v = f·λ
الزمن الدوري
T = 1 ÷ f

العب الآن · 70

مُدوزن الأوتار: التردد وحدّة الصوت

نغمة الوتر هي تردده، ⁦f = v ÷ (2·L)⁩. جِد نغمة وتر غيتار، ونصّفه لتحصل على أوكتاف، واضغطه لتعزف نغمة أخرى، وشُدّه، وقِس زمن اهتزازة واحدة، مع مُدوزن للتحقق.

الترددالصوت وحدّته
العب مُدوزن الأوتار
تردد الوتر
f = v ÷ (2·L)
الأوكتاف
L ÷ 2 → 2·f

العب الآن · 71

التجميد بالوميض: التقاط تردد بالومضات

يضيء مصباح وامض موجة متحركة لحظة، مرارًا وتكرارًا. أومض مرة في كل دورة فتتجمّد؛ وإذا ابتعدت قليلًا تزحف بمعدل ⁦f − f_s⁩. جمّد موجة، واقرأ زحفها، وقِس ترددًا، وأوقف عجلة، وجِد سرعة.

الترددتأثير الوميض
العب التجميد بالوميض
التردد المرئي
f_seen = f − f_s
مجمّدة بالومضات
f_s = f

العب الآن · 72

انتظار راكب الأمواج: الزمن الدوري للموجة

راكب الأمواج المنتظر في مكان واحد يرتفع مع كل قمة تمر، مرة كل زمن دوري ⁦T = λ ÷ v⁩. قِس الانتظار، وعُدّ الأمواج في الدقيقة، وجِد سرعة الموج وتباعده، وحوّل الزمن الدوري إلى تردد.

الزمن الدوريأمواج المحيط
العب انتظار راكب الأمواج
الزمن الدوري
T = λ ÷ v
التردد
f = 1 ÷ T

العب الآن · 73

ساعة المدّ والجزر: الزمن الدوري للمدّ

يرتفع البحر عند الميناء وينخفض بزمن دوري قدره نحو ⁦12 h 25 min⁩. قِس زمن أربعة مدود، وجِد الجزر، وعُدّ المدود العالية في يوم، واكتشف لماذا يتأخر المدّ العالي ⁦50⁩ دقيقة كل يوم، وجِد الطول الموجي للمدّ.

الزمن الدوريالمدّ والجزر
العب ساعة المدّ والجزر
الزمن الدوري
T = 12 h 25 min
الطول الموجي
λ = v·T

العب الآن · 74

مختبر شد الحبل: بأي سرعة تجري الموجة على الحبل

النبضة على حبل مشدود تجري بسرعة ⁦v = √(F ÷ μ)⁩: أسرع مع شد أكبر، وأبطأ على حبل أثقل. جِد سرعة نبضة، واكتشف لماذا لا تضاعفها أربعة أضعاف الشد إلا مرتين، وجِد الشد الذي تحتاج إليه سرعة، وقِس زمن عبور نبضة لحبل.

سرعة الموجةالحبال
العب مختبر شد الحبل
السرعة
v = √(F ÷ μ)
الشد
F = μ·v²

العب الآن · 75

سباق التسونامي: كيف يحدد العمق سرعة الموجة

التسونامي طويل جدًا لدرجة أن عمق البحر كله يتحرك معه، وسرعته ⁦v = √(g·h)⁩. جِد سرعته فوق محيط عميق، وحوّلها إلى ⁦km/h⁩، وقِس زمن عبور ⁦2000 km⁩، وشاهده يتباطأ قرب الشاطئ، واقرأ العمق من سرعة.

سرعة الموجةالتسونامي
العب سباق التسونامي
السرعة
v = √(g·h)
العمق
h = v² ÷ g

العب الآن · 76

مختبر السلينكي: الأمواج المستعرضة والطولية

هُزّ السلينكي يمينًا ويسارًا فتتحرك كل لفة عرضيًا عليه: موجة مستعرضة. ادفعه واسحبه فتتحرك كل لفة على امتداده وتتكدّس في تضاغطات: موجة طولية. جِد زاوية حركة اللفة، والمسافة بين التضاغطات، وسرعتها.

مستعرضة وطوليةسلينكي
العب مختبر السلينكي
سرعة الموجة
v = f·λ
التضاغطات
λ = v ÷ f

العب الآن · 77

زلزال ⁦P⁩ و⁦S⁩: نوعان من الأمواج الزلزالية

يرسل الزلزال موجة ⁦P⁩ طولية سريعة وموجة ⁦S⁩ مستعرضة أبطأ. الفاصل بينهما يخبر المحطة كم كان الزلزال بعيدًا. جِد تلك المسافة، وأزمنة الوصول، واهتزاز موجة ⁦S⁩، وسرعتها.

مستعرضة وطوليةالزلازل
العب زلزال ⁦P⁩ و⁦S⁩
المسافة
d = Δt ÷ (1/v_S − 1/v_P)
فاصل الوصول
Δt = d ÷ v_S − d ÷ v_P

العب الآن · 78

مسبار الصدى: المسافات من الصدى

الصدى صوت ارتد عائدًا، لذا يقطع المسافة مرتين: ⁦d = v·t ÷ 2⁩. اسبر قاع البحر بالسونار، وجِد عثّة الخفاش، وقِس زمن صدى الجرف، وجِد سرعة الصوت في ماء البحر، وحدّد موضع سرب من الأسماك.

الانعكاسالسونار والصدى
العب مسبار الصدى
المسافة
d = v·t ÷ 2
زمن الصدى
t = 2d ÷ v

العب الآن · 79

تموجات مرتدة: كيف تنعكس الأمواج

يغادر التموج الجدار بالزاوية نفسها التي وصل بها. والنبضة على حبل تعود مقلوبة من طرف مشدود ومعتدلة من طرف حر. جِد زاوية الخروج، وصوّب ضربة مرتدة، وتوقّع اتجاه كل نبضة، وقِس زمن رحلة الذهاب والعودة.

الانعكاسالتموجات والحبال
العب تموجات مرتدة
زاوية الخروج
θ_out = θ_in
الطرف المثبّت
y_back = −y

العب الآن · 80

شاطئ ضحل: أمواج تنحرف

تتباطأ الأمواج في المياه الضحلة. يبقى ترددها كما هو، فيقصر طولها الموجي، وإن وصلت بزاوية انحرفت: الانكسار. جِد الطول الموجي الجديد، والتردد، والزاوية، والسرعة، والعمق فوق كثيب رملي.

الانكسارأمواج البحر
العب شاطئ ضحل
الطول الموجي
λ₂ = λ₁·v₂ ÷ v₁
قانون سنل
sin θ₁ ÷ sin θ₂ = v₁ ÷ v₂

العب الآن · 81

الصيد بالرمح: ضوء ينحرف في الماء

الضوء أبطأ في الماء، لذا ينحرف حين يعبر السطح: ⁦n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂⁩. تبدو السمكة أقل عمقًا مما هي. جِد العمق الحقيقي لسمكة، وزاوية ليزر في الماء، وأين تصوّب رمحًا، ومعامل سائل، والزاوية الحرجة.

الانكسارالضوء
العب الصيد بالرمح
قانون سنل
n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂
العمق الحقيقي
d = n·d_seen

العب الآن · 82

مكبّرا صوت: مواضع صاخبة وهادئة

مكبّرا صوت يعزفان النغمة نفسها يملآن غرفة بمواضع صاخبة وهادئة. يكون الهدوء حيث يبعد أحدهما نصف موجة أكثر من الآخر: ⁦Δd = (n + ½)·λ⁩. جِد المواضع الهادئة والصاخبة، وترددًا، وطولًا موجيًا، وما يفعله مكبّر معكوس.

التداخلالصوت
العب مكبّرا صوت
المواضع الهادئة
Δd = (n + ½)·λ
المواضع الصاخبة
Δd = n·λ

العب الآن · 83

ضبط بالضربات: نغمات تتذبذب

نغمتان متقاربتان في الدرجة تتوافقان وتتعاكسان بالتناوب، فيعلو الصوت ويخفت ⁦|f₁ − f₂|⁩ مرة في الثانية. يُصغي الضابطون إلى الضربات حتى تتباطأ وتتوقف. جِد معدل ضربات، وإعادة ضبط، والزمن بين الضربات، والحدة أو الانخفاض، وفرق درجة.

الضرباتالصوت
العب ضبط بالضربات
تردد الضربات
f_b = |f₁ − f₂|
الزمن بين الضربات
T_b = 1 ÷ f_b

العب الآن · 84

مدخل الميناء: أمواج تنتشر

تنتشر الأمواج بعد عبورها فتحة، وأكثر ما تنتشر حين تكون الفتحة نحو طول موجي واحد. وبعيدًا خلفها يكون أول اتجاه هادئ عند ⁦sin θ = λ ÷ a⁩. جِد الاتجاهات الهادئة، والفتحة التي تُهدّئ قاربًا، وطولًا موجيًا، ومتى تملأ الأمواج الميناء كله.

الحيودأمواج الماء
العب مدخل الميناء
أول اتجاه هادئ
sin θ = λ ÷ a
الطول الموجي
λ = v·T

العب الآن · 85

شق الليزر: ضوء ينتشر

الضوء العابر لشق ضيق ينتشر في شريط مضيء تحيط به أشرطة معتمة. يبعد أول شريط معتم ⁦y = λ·L ÷ a⁩ عن المركز. جِد شريطًا معتمًا، وعرض الشريط المركزي، وعرض شق، والطول الموجي لليزر، والشريط المعتم الثاني.

الحيودالضوء
العب شق الليزر
أول شريط معتم
y = λ·L ÷ a
الشريط المركزي
w = 2·λ·L ÷ a

العب الآن · 86

مرور الإسعاف: درجة الصفارة المتغيرة

الصفارة المتحركة تضغط موجاتها الصوتية أمامها وتمطّها خلفها، فتسمعها أعلى وهي تقترب وأخفض وهي تبتعد: ⁦f' = f·v ÷ (v ∓ v_s)⁩. جِد الدرجة عند الاقتراب والابتعاد، وسرعة سيارة إسعاف، ونغمة صفارة، وأوكتافًا.

تأثير دوبلرالصوت
العب مرور الإسعاف
تقترب منك
f' = f·v ÷ (v − v_s)
تبتعد عنك
f' = f·v ÷ (v + v_s)

العب الآن · 87

البطة السابحة: تموجات في الأمام والخلف

كل ضربة تجديف ترسل حلقة من موضع البطة، فتتزاحم الحلقات في الأمام وتتباعد في الخلف: ⁦λ' = (v ∓ v_s) ÷ f⁩. وحين تسبق البطة تموجاتها تكوّن موجة مقدمة على شكل ⁦V⁩. جِد المسافات، وسرعة، ومعدل تجديف، وزاوية موجة المقدمة.

تأثير دوبلرأمواج الماء
العب البطة السابحة
المسافة بين التموجات
λ' = (v ∓ v_s) ÷ f
موجة المقدمة
sin θ = v ÷ v_s

العب الآن · 88

مقياس الديسيبل: ما مدى الصخب؟

الديسيبل يعدّ قوى العشرة: ⁦L = 10·log(I ÷ I₀)⁩، لذا كل ⁦10 dB⁩ تعني عشرة أضعاف الشدة، وضعف البعد أخفت بنحو ⁦6 dB⁩. جِد مستوى عشرة مكبّرات، والانخفاض مع المسافة، ونسبة شدة، ومستوى، ومسافة.

الصوتالديسيبل
العب مقياس الديسيبل
مستوى الصوت
L = 10·log(I ÷ I₀)
المسافة
I ∝ 1 ÷ r²

العب الآن · 89

ناي الزجاجة: نغمات من الهواء والماء

الزجاجة أنبوب مغلق من طرف واحد: يحمل عمود الهواء فيها ربع موجة، لذا ⁦f = v ÷ 4L⁩. اسكب ماءً فيقصر العمود وترتفع الدرجة. جِد نغمة زجاجة، والنغمة بعد الصب، وطول عمود، وكم تسكب، والنغمة الأعلى التالية.

الصوتالرنين
العب ناي الزجاجة
أنبوب مغلق
f = v ÷ 4L
نغمات أعلى
f_n = n·v ÷ 4L

العب الآن · 90

ورشة الهوائي: كم طول موجة الراديو؟

الراديو والواي فاي والميكروويف موجات تنتقل بسرعة ⁦‎3 × 10⁸ m/s⁩. استخدم ⁦λ = c ÷ f⁩ لتجد أطوالها الموجية، وتحدّد طول هوائي ربع موجي، والمسافة بين البقع الساخنة في فرن ميكروويف، وترى لماذا صواري ⁦AM⁩ عالية جدًا.

الطول الموجيموجات الراديو
العب ورشة الهوائي
الطول الموجي
λ = c ÷ f
هوائي ربع موجي
L = λ ÷ 4

العب الآن · 91

الصوت بالحركة البطيئة: موجة تستطيع سماعها

الصوت موجة من التضاغطات في الهواء، تنتقل بسرعة ⁦340 m/s⁩. أبطئ نغمة لترى طولها الموجي ودورها، ثم استخدم سرعة الصوت لتجد عاصفة من رعدها وجرفًا من صداه.

الموجات الصوتيةالطول الموجي والدور
العب الصوت بالحركة البطيئة
الطول الموجي
λ = v ÷ f
المسافة
d = v·t

مواضيع أخرى

كل المواضيع

عدد الألعاب: 16

الدوائر الكهربائية

الجهد والتيار والمقاومة والطاقة التي تنقلها الدوائر.