الرنين في الأنابيب والأوتار - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

--- SECTION: الشكل 12-3 الأنبوب المفتوح --- في حالة رنين عندما يكون طوله عددًا زوجيًا من مضاعفات ربع الطول الموجي.--- SECTION: تجربة عملية --- ما مقدار سرعة الصوت؟ ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية--- SECTION: السمع والتردد --- تعمل القناة السمعية البشرية كأنها أنبوب مغلق في حالة رنين، يؤدي إلى زيادة حساسية الأذن للترددات بين 2000 Hz و 5000 Hz. في حين يمتد المدى الكامل للترددات الصوت التي يسمعها البشر من 20 Hz إلى 20000 Hz. ويمتد سمع الكلب لترددات مرتفعة تصل إلى 45000 Hz، أما القط فيمتد سمعه لديه إلى ترددات تصل إلى 100000 Hz.--- SECTION: ترددات الرنين في أنبوب مفتوح --- يكون طول أقصر عمود هواء يحتوي على عقدة عند كل من طرفيه مساويًا نصف الطول الموجي، كما يبين الشكل 12-3. ومع زيادة التردد يكون هناك أطوال رنين إضافية عند فترات نصف الطول الموجي. لذا تكون الأعمدة في حالة الرنين مع الشوكة الرنانة بأطوال λ/2, λ, 3λ/2, 2λ ... وهكذا. إذا استعملت أنبوبين مفتوحًا ومغلقًا على أنهما أنبوبان في حالة رنين فإن الطول الموجي لصوت الرنين في الأنبوب المفتوح ضعف التردد الذي في الأنبوب المغلق. وتكون أطوال أعمدة هواء الرنين لكلا الأنبوبين مفصولة بفترات مقدارها نصف الطول الموجي. سماع الرنين يؤدي الرنين إلى زيادة علو ترددات مخصصة. فإذا صرخت داخل نفق طويل فإن الصوت الذي يدوي وتسمعه يكون بسبب النفق بوصفه أنبوبًا في حالة رنين. كما تعمل الصدفة في الشكل 13-3 عمل أنبوب مغلق في حالة رنين.تختلف أشكال الموجة في الأوتار المهتزة اعتمادًا على طريقة توليدها. ومن ذلك النقر أو الشد أو الضرب، إلا أن لها خصائص عديدة مشتركة مع الموجات المستقرة في النوابض والحبال، كما درست في الفصل السابق. ويكون الوتر في آلة ما مشدودًا من الطرفين، لذا فإنه عندما يهتز يكون له عقدة عند كل طرف من طرفيه. وتستطيع أن ترى في الشكل 14-3 أن النمط الأول للاهتزاز له بطن عند المنتصف، وطوله يساوي نصف الطول الموجي. ويحدث الرنين التالي عندما يكون طول الوتر مطابقًا لطول موجي واحد. وتظهر موجات مستقرة إضافية عندما يكون طول الوتر 2λ, 3λ/2, 2λ/2 وهكذا. وكما هو الحال للأنبوب المفتوح فإن ترددات الرنين تساوي مضاعفات أقل تردد.--- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 12-3 الأنبوب المفتوح Description: A diagram illustrating the first three resonance modes (harmonics) in an open-ended pipe. Each mode shows the displacement nodes and antinodes, along with the corresponding wavelength (λ) and frequency (f) formulas relative to the pipe length (L) and sound speed (v). Data: Three vertical pipe diagrams. The first shows the fundamental mode with one antinode in the middle and nodes at the ends. The second shows the second harmonic with two antinodes and three nodes. The third shows the third harmonic with three antinodes and four nodes. Key Values: عقدة (منطقة ضغط متوسط), بطن (منطقة ضغط مرتفع أو منخفض), بطن, عقدة, L, λ1 = 2L, f1 = v/2L, λ2 = L, f2 = 2f1, λ3 = 2L/3, f3 = 3f1 Context: Illustrates the relationship between pipe length, wavelength, and frequency for different resonance modes in an open pipe, demonstrating the physics of sound waves and harmonics.**IMAGE**: QR Code for 'ما مقدار سرعة الصوت؟' Description: A black and white QR code, located within a red-bordered box titled 'تجربة عملية'. It is associated with the question 'ما مقدار سرعة الصوت؟' and directs users to 'دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية'. Context: Provides a digital link to an experimental guide for measuring the speed of sound, encouraging practical application of the lesson.**IMAGE**: الشكل 13-3 تعمل الصدفة عمل أنبوب مغلق في حالة رنين، يضخم ترددات معينة من الأصوات المحيطة. Description: A photograph of a young boy, smiling, holding a large, light-colored seashell to his right ear. He is wearing a dark t-shirt. The background is blurred. Context: Visually demonstrates the concept of a seashell acting as a resonant cavity (like a closed pipe) that amplifies ambient sounds, as explained in the accompanying text.