الرنين في الأعمدة الهوائية والأنابيب المغلقة - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

--- SECTION: الشكل 10-3 تمثل موجات الجيب الموجات المستقرة في الأنابيب. --- الشكل 10-3 تمثل موجات الجيب الموجات المستقرة في الأنابيب.الضغط عندها بين قيمتيه العظمى والصغرى. وفي حالة رسم الإزاحة تكون البطون هي مناطق الإزاحة الكبيرة، وتكون العقد هي مناطق الإزاحة القليلة. وفي كلتا الحالتين تكون المسافة بين بطنين أو بين عقدتين متتاليتين مساوية لنصف الطول الموجي.--- SECTION: تجربة الرنين في الأعمدة الهوائية --- تجربة الرنين في الأعمدة الهوائية تحتاج في هذه التجربة إلى: شوكة رنانة، ومطرقة خاصة، وأنبوب مغلق. 1. اطرق الشوكة الرنانة ثم قربها من فوهة الأنبوب. 2. غير طول العمود الهوائي عن طريق تغيير عمق الماء فيه. وقرب الشوكة الرنانة بعد طرقها من فوهة الأنبوب. 3. أعد الخطوة السابقة، واستمر في زيادة طول عمود الهواء أكثر من الحالة الأولى. التحليل والاستنتاج 4. لاحظ ماذا لاحظت بعد تنفيذ الخطوة 2 والخطوة 3؟ 5. استنتج متى يحدث الرنين؟--- SECTION: ترددات الرنين في أنبوب مغلق --- ترددات الرنين في أنبوب مغلق إن طول أقصر عمود هواء له بطن ضغط عند الطرف المغلق وعقدة ضغط عند الطرف المفتوح يكون مساوياً لربع الطول الموجي، كما يبين الشكل 11-3. ومع زيادة التردد يكون هناك أطوال أعمدة هواء رنين إضافية عند فترات مساوية لنصف الطول الموجي. لذا تكون الأعمدة التي أطوالها λ/4, 3λ/4, 5λ/4, 7λ/4... وهكذا، في حالة رنين مع الشوكة الرنانة.يكون طول عمود هواء الرنين الأول عملياً أطول قليلاً من ربع الطول الموجي؛ وذلك لأن تغيرات الضغط لا تنخفض إلى الصفر تماماً عند الطرف المفتوح من الأنبوب. وتكون العقدة فعلياً أبعد عن الطرف بمقدار 0.4 قطر الأنبوب. وتفصل بين أطوال أعمدة هواء الرنين الإضافية مسافات مقدارها نصف الطول الموجي. ويستخدم قياس هذه المسافة بين كل رنينين في إيجاد سرعة الصوت في الهواء، كما يبين المثال 2.--- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 10-3 تمثل موجات الجيب الموجات المستقرة في الأنابيب. Description: Two diagrams illustrating standing waves in a closed tube and an open tube, showing the relationship between pressure and displacement waves. Data: The diagrams show the distribution of pressure and displacement within air columns for resonant frequencies. For a closed tube, the closed end has a pressure node (average pressure region) and a displacement antinode (large displacement region), while the open end has a pressure antinode (high or low pressure region) and a displacement node (small displacement region). For an open tube, both open ends have pressure antinodes and displacement nodes, with a pressure node and displacement antinode in the middle. Context: This figure visually explains the concepts of nodes and antinodes for both pressure and displacement waves in different types of resonant tubes (closed and open), which is fundamental to understanding sound resonance.**DIAGRAM**: الشكل 11-3 يكون الأنبوب المغلق في حالة رنين عندما يكون طوله عدداً فردياً من مضاعفات ربع الطول الموجي. Description: Three diagrams illustrating the first three resonant modes (harmonics) in a closed tube, showing the corresponding wavelengths and frequencies. Data: The diagrams show the first, third, and fifth harmonics for a closed tube. Each diagram depicts the wave pattern with nodes (عقدة) and antinodes (بطن) for pressure. The length of the tube (L) is related to the wavelength (λ) and frequency (f) for each harmonic. Key Values: λ₁ = 4L, f₁ = v/λ₁ = v/4L, λ₃ = 4/3 L, f₃ = 3v/4L = 3f₁, λ₅ = 4/5 L, f₅ = 5v/4L = 5f₁ Context: This figure demonstrates the specific conditions for resonance in a closed tube, showing that only odd harmonics are possible. It provides the mathematical relationships between tube length, wavelength, and frequency for these resonant modes, which are crucial for calculating sound properties.