جزوه فيزيك 2 پيش دانشگاهي فصل اول

موج ایستاده ( برهم نهی موج ها در یک بعد)

از بر هم نهی دو موج هم راستا ، هم بسامد و هم دامنه که در یک محیط و در خلاف جهت هم منتشر می شوند موج ایستاده تشکیل می شود به بعضی از نقاط که در هر لحظه ، برهم نهی دو موج درآن نقاط ویرانگر است ساکن می مانند( گره ) و به نقاط دیگرکه بر هم نهی موج ها در آن نقاط سازنده است شکم می گویند.

نکات مهم در مورد موج ایستاده

1- به هر نقطه محیط و در هر لحظه دو موج می رسد که اختلاف فاز آنها در آن نقطه بستگی به مکان آن نقطه دارد و این اختلاف فاز در هر نقطه با گذشت زمان تغییر نمی کند.

2- در بعضی نقطه ها اختلاف فاز دو موج مضرب فردی از π یعنی ( ) است و این نقطه ها ارتعاش نمی کنند دامنه نوسان این نقطه ها برابر صفر است و به آنها گره گفته می شود در بعضی نقطه ها ، دو موج هم فازند یعنی اختلاف فاز دو موج در این نقطه ها مضرب زوجی از π یعنی ( ) است و دو موج اثر یکدیگر را تشدید می کنند این نقطه ها با دامنه

AT =2A1 مرتعش می شوند به این نقطه ها شکم می گویند.

3- دامنه ی نوسان نقطه های مختلف محیط متفاوت است .

4- بسامد نوسان تمام نقطه های محیط یکسان و برابر بسامد هر یک از دو موج است .

5- نقطه های واقع بین دو گره ی متوالی با یکدیگر هم فازاند و نقطه های واقع در طرفین یک گره در فاز مخالف اند .

6- انرژی از یک نقطه به نقطه دیگر منتشر نمی شود و نقطه های مختلف محیط مانند نوسانگر های مختلفی هستند که با یک بسامد

اما با دامنه و انرژی های متفاوت هم زمان در حال نوسان هستند .

7-فاصله ی دو گره متوالی برابر فاصله ی دو شکم متوالی و برابر نصف طول موج است فاصله ی یک گره و یک شکم متوالی برابر

ربع طول موج است .

8- در انتهای ثابت همواره گره ودرانتهای آزاد همواره شکم تشکیل می شود و جای گره ها و یا شکم ها در طناب ثابت است و

جا بجا نمی شوند .

9- اگر هر دو انتهای طناب ثابت و یا هر دو انتهای آن باز باشد طول طناب مضرب زوجی از خواهد بود .

الف) اگر دو انتهای طناب ثابت باشد n برابر تعداد شکم ها است .

ب) اگر دو انتهای طناب آزاد باشد n برابر تعداد گره ها است .

10- اگر یک انتهای طناب باز و انتهای دیگر آن بسته باشد طول طناب مضرب فردی از است در این حالت نیز n برابر تعداد شکم ها است.

مثال : در يك تار مرتعش كه هر دو سر آن ثابت است چهار گره ايجاد شده است و فاصله دو گره از يكديگر c m 20 و سرعت انتشار موج 120 مي باشد . الف) طول موج و طول تار را بدست آوريد؟

ب) بسامد موج ايجاد شده را حساب كنيد.

مثال : در طنابي که يک سر آن بسته و سر ديگر آن آزاد است ، موج ايستاده تشکيل شده و در طول آن 3 گره بوجود آمده است .

اگر فاصله دو گره متوالی Cm 15باشد :

الف) طول طناب رابه دست آوريد.

ب)اگربسامد نوسانها برابرHz200 باشد،سرعت انتشارموج درطناب چقدراست؟

امواج صوتي از نوع موجهاي مكانيكي طولي هستند كه در تمام محيط هاي جامد ، مايع و گاز منتشر مي شوند.ولي در خلاء منتشر نمي شوند .

امواج صوتي در هوا و آب به طور طولي منتشر مي شوند يعني در مسير خود مولكولهاي هوا يا آب را در راستاي انتشار به ارتعاش در

مي آورند. انتشار صوت در هوا به صورت لايه هاي تراكمي ( پر فشار ) و انبساطي ( كم فشار) است .

منبع توليد صوت : هر جسم مرتعش در هوا يك چشمه ي ايجاد موجهاي صوتي است مانند : زنگ اخبار – دياپازون – تار – صفحه ي نازك ( پوسته ي طبل ) – صفحه ي مرتعش بلند گو يا گوشي تلفن – جرم معيني از هوا مانند صوت حاصل از اتعاش هواي درون لوله هاي صوتي

اگر چشمه ي صوت ، صوت را بطور يكنواخت در تمام جهت ها گسيل كند صوت بصورت موج كروي در فضا منتشر مي شود.

انسان مي تواند موجهايي را كه بسامد آنها بين 20 تا 20000 هرتز است بشنود . موجهاي صوتي با بسامد پايين تر از 20 هرتز را فروصوت و بالاتر از 20000 هرتز را فرا صوت مي نامند. انسان بسامد هاي بين 2000 تا 4000 هرتز را خوب مي شنود .

سرعت صوت : سرعت صوت در گازهاي كامل از رابطه ي لاپلاس بدست مي آيد :

گاما γ ضريب اتميسيته گاز است و برابر نسبت ظرفيت گرمايي مولي گاز در فشار ثابت به ظرفيت گرمايي مولي گاز در حجم ثابت است با افزايش تعداد اتم در هر مولكول گاز ، مقدار گاما كاهش مي يابد . گاما براي گازهايي كه اتميسيته آنها يكي است ( يعني مولكولهاي آنها داراي تعداد اتمهاي مساوي هستند ) يكسان مي باشد.

مقدار ثابت گازها R به دما و فشار و به جرم مولكولي گاز بستگي ندارد.و براي كليه ي گاز هاي كامل مقدار ثابتي است(314/8 R= )

نكات مهم :

1- سرعت انتشار موج صوتي در يك گاز به دماي گاز، جرم مولكلولي گاز و تعداد اتمها در يك مولكلول گاز بستگي دارد

2- سرعت انتشار صوت در يك گاز به شكل ، دامنه ، بسامد و انرژي موج و همچنين تغييرات فشار گاز در يك دماي معين بستگي ندارد . و در هواي C 0 Ө مقدار تقريبي سرعت انتشار صوت برابر است با : ( Ө 6 /0 +331V = )

3- سرعت صوت به فشار گاز بستگي ندارد چون وقتي فشار گاز در دماي ثابت به ميزان معيني افزايش يابد چگالي گاز نيز متناسب با آن افزايش مي يابد در نتيجه در فرمول نسبت تغيير نمي كند .

4- وقتي يك موج صوتي از هوا وارد آب مي شود بسامد آن تغيير نمي كند ولي سرعت انتشار و طول موج آن افزايش مي يابد .

5- سرعت انتشار موج صوتي در محيط هاي جامد بيشتر از مايع و در مايع ها بيشتر از گازها است يعني هر چه ماده متراكم تر باشد سرعت انتشار صوت در آن بيشتر است چون در اينصورت مولكولهاي ماده به يكديگر نزديكتر هستند و موج ايجاد شده مي تواند با سرعت بيشتري به ناحيه ي مجاور خود منتقل شود . .

6- هر چه گاز سبك تر باشد سرعت صوت در آن بيشتر است .

لوله هاي صوتي : هنگامي كه در دهانه ي لوله ي صوتي هوا مي دميم ، يك موج صوتي در هواي داخل لوله منتشر مي شود اين موج از دو انتهاي لوله باز تابيده مي شود و از بر هم نهي موجهاي فرودي و باز تابيده موج ايستاده تشكيل مي شود.

اگر انتهاي لوله بسته باشد مولكولهاي هوا نمي توانند در اين انتهاي بسته نوسان طولي داشته باشند بنابراين د رانتهاي بسته گره ايجاد

مي شود ولي اگر انتهاي لوله باز باشد مولكولها مي توانند آزادانه نوسان كنند بنابراين در انتهاي باز شكم تشكيل مي شود.

الف) هنگامي كه يك انتهاي لوله باز و انتهاي ديگر بسته باشد( لوله ي صوتي بسته) :

تعداد شكم = تعداد گره = شماره ي صوت = n و شماره هماهنگ = (1n - 2 )

طول موجهاي ايجاد شده در يك لوله صوتي بسته ، به طول لوله و تعداد گره ها يا شكمها بستگي دارد.

لوله ي صوتي يكطرف بسته هماهنگهاي فرد صوت اصلي را توليد مي كند و اختلاف بسامد دو صوت متوالي يا دو هماهنگ متوالي لوله ي صوتي بسته ، دو برابر صوت اصلي است يعني :

ب ) هنگامي كه هر دو انتهاي لوله باز باشد ( لوله ي صوتي باز ) :

شماره ي صوت = تعداد گره ها = شماره ي هماهنگ = n

لوله ي صوتي دو طرف باز تمام هماهنگ هاي زوج و فرد صوت اصلي را توليد مي كند و اختلاف بسامد دو صوت متوالي آن برابر بسامد صوت اصلي است يعني :

وقتي در مسئله اي گفته شود كه صوت دو لوله هم صدا هستند يعني بسامد صوت لوله ي دوم برابر بسامد صوت لوله ي اول است .

شدت صوت : مقدار انرژي كه در واحد زمان از واحد سطح عمود بر راستاي انتشار صوت عبور مي كند را شدت صوت مي گويند و يكاي آن در SI وات بر متر مربع است و رابطه ي آن بصورت زير است:

اين رابطه نشان مي دهد كه با دو ر شدن از چشمه ، شدت صوت كاهش مي يابد

عوامل مؤثر در شدت صوت : 1- دامنه ي ارتعاش 2- فاصله ي شنونده از منبع توليد صوت 3- جنس محيط انتشار (محيطي كه صوت در آن منتشر مي شود كم و بيش انرژي صوتي را جذب مي كندو هر چه بسامد صوت بيشتر باشد در هوا بيشتر جذب مي شود)

آهسته ترين صدا را كه انسان مي تواند بشنود آستانه ي شنوايي مي نامند.

بلندترين صدا كه انسان مي تواند بشنود بدون اينكه گوش او بدرد آيد آستانه ي درد ناكي ناميده مي شود .

آستانه ي شنوايي و آستانه ي دردناكي به بسامد بستگي دارند .

نكته : شدت صوت مساوي با بلندي صوت نيست ولي هر چه شدت صوت زياد باشد بلندي صوت هم زياد است .يعني انسان صدا را بلندتر احساس مي كند .

تعريف تراز شدت صوت: تراز شدت يك صوت بصورت لگاريتم ( در پايه ي 10 ) نسبت شدت آن صوت به شدت صوت مبنا تعريف

مي شود و آن را با نماد بتا نشان مي دهندو يكاي آن بل است.و رابطه ي آن بصورت زير مي باشد:

نكته : تراز نسبي شدت دو صوت در واقع تفاوت تراز شدت هر يك از دو صوت مي باشد.

جزوه فيزيك 2 پيش دانشگاهي فصل اول

مطالب مشابه :

جزوه آموزشي فيزيك پيش 1

جزوه فيزيك 2 پيش دانشگاهي فصل اول

جزوه آموزشي فيزيك پيش دانشگاهي

بانک سوال و آموزش فیزیک پیش دانشگاهی

ارتباط بين دروس پايه و پيش‌دانشگاهي درس فيزيك (رشته‌هاي رياضي فيزيك و علوم تجربي)

نمونه سوالات امتحانات نهایی فیزیک پیش دانشگاهی

فيزيك پيش‌دانشگاهي تجربي - جلد 1-خیلی سبز

دانلود متن کتابهای درسی پيش دانشگاهي

نمونه سوال فیزیک 1 پیش دانشگاهی