تحليل مسائل فيزيائية حول الحركة التوافقية والرنين - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

--- SECTION: مسألة تحفيز --- سيارة كتلتها (kg) m تستقر على قمة تل ارتفاعه (m) h قبل أن تهبط على طريق عديم الاحتكاك في اتجاه حاجز تصادم عند أسفل التل. فإذا احتوى حاجز التصادم على نابض مقدار ثابته يساوي (N/m) k مصمم على أن يوقف السيارة بأقل الأضرار. 1. بين أقصى إزاحة x ينضغطها النابض عندما تصطدم به السيارة بدلالة k و g و h و m. 2. كم ينضغط النابض إذا هبطت السيارة من قمة تل ارتفاعه ضعف ارتفاع التل السابق؟ 3. ماذا يحدث بعد أن تتوقف السيارة؟--- SECTION: بندول فوكو Foucault Pendulum --- يتكون بندول فوكو من سلك طوله 16m معلق بنهايته كتلة كبيرة مقدارها 109kg. ووفق القانون الأول لنيوتن في الحركة يستمر البندول المتأرجح في الحركة في الاتجاه نفسه ما لم يسحب أو يدفع في اتجاه آخر. وبما أن الأرض تدور تحت البندول كل 24 ساعة، فإن اتجاه ذبذبة البندول يظهر متغيراً بالنسبة للمشاهد. ولبيان ذلك قم بما يلي: رتب أوتاداً خشبية في دائرة على الأرض تحت البندول المتأرجح على أن يضربها ثقل ويدور البندول عند القطب الشمالي ظاهرياً بمعدل h / 15°.--- SECTION: الرنين Resonance --- لكي تجعل أرجوحة تتأرجح وأنت جالس عليها قم بدفعها بالانحناء إلى الخلف وسحب الحبل (أو السلسلة) من النقطة نفسها في كل شوط، أو أن يدفعك زميلك دفعات متكررة في اللحظات المناسبة. ويحدث الرنين عندما تؤثر قوى صغيرة في جسم متذبذب أو مهتز في فترات زمنية منتظمة، بحيث تؤدي إلى زيادة سعة الاهتزاز أو الذبذبة، وتكون الفترة الزمنية الفاصلة بين تطبيق القوة على الجسم المهتز مساوية للزمن الدوري للذبذبة. ومن الأمثلة الشائعة على الرنين أرجحة السيارة إلى الأمام والخلف من أجل تحرير عجلاتها من الرمل عندما تنغمر فيه، والقفز المتواتر عن لوح القفز أو الغوص. وقد ينتج عن السعة الكبيرة الناتجة عن الرنين شعور بالإجهاد. ويعد الرنين شكلاً مميزاً للحركة التوافقية البسيطة؛ حيث تؤدي زيادات بسيطة في مقدار القوة في أزمنة محددة في أثناء حركة الجسم إلى زيادة أكبر في الإزاحة. فالرنين الناتج عن حركة الرياح مثلاً بتوافقها مع تصميم دعائم الجسر قد يكون السبب وراء انهيار جسر مضيق تاكوما.--- SECTION: 6. --- قانون هوك علقت أجسام مختلفة الوزن بنهاية شريط مطاطي مثبت بخطاف، ثم رسمت العلاقة البيانية بين وزن الأجسام المختلفة واستطالة الشريط المطاطي. كيف تستطيع الحكم - اعتماداً على الرسم البياني - ما إذا كان الشريط المطاطي يحقق قانون هوك أم لا؟--- SECTION: 7. --- البندول ما مقدار التغير اللازم في طول بندول حتى يتضاعف زمنه الدوري إلى الضعف؟ وما مقدار التغير اللازم في طوله حتى يقل زمنه الدوري إلى نصف زمنه الدوري الأصلي؟--- SECTION: 8. --- طاقة النابض ما الفرق بين الطاقة المخزنة في نابض استطال 0.40m والطاقة المخزنة في النابض نفسه عندما يستطيل 0.20m؟--- SECTION: 9. --- الرنين إذا كانت عجلات سيارة غير متوازنة فسوف تهتز السيارة بقوة عند سرعة محددة، ولا يحدث ذلك عند سرعات أقل أو أكبر من هذه السرعة. فسر ذلك.--- SECTION: 10. --- التفكير الناقد ما أوجه الشبه بين الحركة الدائرية المنتظمة والحركة التوافقية البسيطة؟ وما أوجه الاختلاف بينهما؟2025 - 1447