حل سؤال: تولد مضخة ماء في مسبح 10 موجات كل ثانيتين، فإذا كان طولها الموجي 10cm فإن سرعة انتشار الموجات تساوي 0.25m/s 0.50m/s 0.75m/s 1.0m/s
- اجابة السؤال هي: 0.50m/s.
شرح الإجابة :
لفهم كيفية الوصول إلى الحل، يجب أولاً إدراك المفاهيم الأساسية المتعلقة بالموجات. الموجة هي اضطراب ينتقل عبر الفضاء، ناقلاً الطاقة من مكان إلى آخر دون نقل المادة نفسها. في هذه الحالة، الموجات تنتقل عبر سطح الماء في المسبح.
أحد أهم الخصائص التي تميز الموجات هي التردد. التردد يمثل عدد الاهتزازات أو الدورات الكاملة التي تحدث في وحدة الزمن، وعادة ما تقاس بوحدة الهرتز (Hz)، والتي تعادل دورة واحدة في الثانية. في هذا السؤال، يخبرنا المعطى أن المضخة تولد 10 موجات كل ثانيتين. لذلك، لحساب التردد، نقسم عدد الموجات على الزمن الذي استغرقته هذه الموجات في الظهور، أي 10 موجات ÷ 2 ثانية = 5 هرتز. هذا يعني أن تردد الموجات المتولدة في المسبح هو 5 هرتز.
إلى جانب التردد، لدينا خاصية أخرى مهمة وهي الطول الموجي. الطول الموجي هو المسافة بين نقطتين متتاليتين متماثلتين على الموجة، مثل المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين. وحدة قياس الطول الموجي هي المتر أو أحد مشتقاته مثل السنتيمتر. في السؤال، الطول الموجي معطى لنا ويساوي 10 سنتيمترات. لكن، من الضروري توحيد الوحدات قبل إجراء أي حسابات. لذلك، نحول الطول الموجي من سنتيمترات إلى أمتار. للقيام بذلك، نقسم قيمة الطول الموجي بالسنتيمتر على 100 (لأن المتر الواحد يحتوي على 100 سنتيمتر). بالتالي، 10 سنتيمترات ÷ 100 = 0.1 متر.
إقرأ أيضا:تنفرج ورقتا الكشاف الكهربائي عند تقريب مسطرة مشحونة إلى قرص الكشافالآن، بعد أن عرفنا التردد والطول الموجي، يمكننا حساب سرعة الموجة. سرعة الموجة هي ببساطة المعدل الذي تنتقل به الموجة عبر الوسط. هناك علاقة رياضية تربط بين سرعة الموجة والتردد والطول الموجي، وهي:
سرعة الموجة = التردد × الطول الموجي
باستخدام القيم التي حسبناها سابقًا، نعوض في هذه المعادلة:
سرعة الموجة = 5 هرتز × 0.1 متر = 0.5 متر/ثانية
إذن، سرعة انتشار الموجات في المسبح تساوي 0.5 متر/ثانية.
وبناء على ذلك، فإن الإجابة الصحيحة من بين الخيارات المعطاة هي 0.50m/s. هذا الحل يعتمد على الفهم الصحيح لمفاهيم أساسية في علم الفيزياء وبالتحديد في دراسة الموجات، بالإضافة إلى القدرة على تطبيق المعادلات الرياضية بشكل صحيح بعد تحويل الوحدات لضمان الحصول على إجابة دقيقة. من المهم دائماً التأكد من أن الوحدات متوافقة قبل إجراء أي عملية حسابية لتجنب الوقوع في الأخطاء.
إقرأ أيضا:الفتيل المتوهج الأعلى حرارة هو ذو اللون الأصفر الأبيض الأحمر