مواضيع الموجات في اإلمتحانات الوطنية خالل حصص لألشغال التطبيقية قام أستاذ رفقة تالميذه بتحديد سرعة انتشار الصوت داخل .قاعة الدرس وتعيين طول الموجة لموجة ضوئية .1التعين التجريبي لسرعة انتشار الصوت لتحيد سرعة انتشار الموجات الصوتية في الهواء ،تم انجاز التركيب التجريبي الممثل في الشكل ) ، (1حيث الميكروفونان R 1و R 2تفصل بينهما المسافة . d يمثل الرسمان التذبذبيان الممثالن في الشكل ) (2تغيرات التوتر بين مربطي كل ميكروفون بالنسبة للمسافة علوم الحياة واألرض . d1 =41cm الحساسية األفقية للمدخلين هي . 0,1ms/div مكبر الصوت 𝟏𝑹 𝟐𝑹 GBF 1div ∆ d O الشكل 2 الشكل 1 .1.1عين مبيانيا قيمة الدور Tللموجات الصوتية المنبعثة من مكبرالصوت. 2017-2018 .1.1نزيح أفقيا الميكروفون R 2وفق المستقيم الى أن يصبح الرسمان التذبذبيان من جديد وألول مرة على توافق في الطور ،فتكون المسافة بين R 1و R 2هي . d 2 =61,5cm أ. حدد قيمة طول الموجة للموجة الصوتية . ب .احسب vسرعة انتشار الموجة الصوتية في الهواء. .1التعين التجريبي لطول الموجة لموجة ضوئية لتحديد طول الموجة لموجة ضوئية ،تمت اضاءة شق عرضه a=5.10 mبواسطة حزمة ضوئية أحادية -5 اللون .يالحظ على الشاشة توجد على مسافة D=3mمن الشق تكون بقع ضوئية شكل ). (3 أعطى قياس عرض البقعة المركزية القيمة . L=7,6.10-2 m D .1.1سم الظاهرة التي تبرزها هذه التجربة . .1.1عبر بداللة Lو Dعن الفرق الزاوي θبين وسط الهذب L 𝛉 a المركزي وأول هذب مظلم .نأخذ )tan (rad .1.2احسب . الشكل 3 شاشة من إعداد األستاذين :رشيد فداني & أختار المهدي 1 مواضيع الموجات في اإلمتحانات الوطنية .1دراسة انتشار موجة فوق صوتية لدراسة انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء ،تم انجاز التركيب التجريبي الممثل في الشكل ، 1حيث Eباعث الموجات و Rمستقبلها. علوم الحياة واألرض R E GBF 𝐯𝐢𝐝𝟏 الشكل 1 الشكل 2 1.1عرف الموجة الميكانيكية المتوالية. 1.1هل الموجة فوق الصوتية موجة طولية أم مستعرضة؟ 2.1يمثل الرسم التذبذبي الممثل في الشكل 2 تغيرات التوتر بين مربطي المستقبل ، Rحيث الحساسية األفقية. 2s / div : أ .عين مبيانيا قيمة الدور Tللموجة المستقبلة من طرف . R ب .حدد قيمة طول الموجة ،علما أن سرعة انتشارها في الهواء هي . vair 3, 40.102 m.s1 2017-2018 .1تحديد عمق المياه السونار جهاز استشعار ،يتكون من مجس يحتوي على باعث Eومستقبل Rللموجات فوق الصوتية ،ويستعمل في المالحة البحرية لمعرفة عمق المياه؛ إذ بفضله تستطيع السفن االقتراب من السواحل بكل اطمئنان. لتحديد عمق المياه في ميناء ،ترسل باخرة بواسطة الباعث ، Eإشارات فوق صوتية دورية نحو قعر البحر. وبعد اصطدامها بالقعر ينعكس جزء منها ليتم التقاطه بواسطة المستقبل ( Rالشكل .) 3األشعة المنمذجة التجاه ومنحى االنتشار مائلة بالنسبة لالتجاه الرأسي .يمثل الرسم التذبذبي 1اإلشارة المنبعثة من Eوالرسم التذبذبي 2 اإلشارة المستقبلة في ( Rالشكل ) 4 واللذان تمت معاينتهما بواسطة جهاز مالئم. 2ms 1 سونار 𝐑 𝐝 𝐄 قعر البحر الشكل3 2 الشكل4 1.1حدد tالمدة الزمنية الفاصلة بين لحظة إرسال اإلشارة ولحظة استقبال الجزء المنعكس منها. 1.1نعتبر أن الموجات فوق الصوتية تتبع مسارا رأسيا .استنتج قيمة dعمق المياه في مكان تواجد السفينة، علما أن سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الماء هي. veau 1,50.103 m.s1 : من إعداد األستاذين :رشيد فداني & أختار المهدي 2 مواضيع الموجات في اإلمتحانات الوطنية ينتج عن حدوث اضطراب على سطح الماء تكون موجة ميكانيكية تنتشر بسرعة معينة. يهدف هذا التمرين إلى دراسة انتشار موجة ميكانيكية متوالية جيبية على سطح الماء. .1تحدث صفيحة رأسية ، P متصلة بهزاز تردده 𝐳𝐇𝟎𝟓 = 𝐍 ،موجات مستقيمية متوالية جيبية على السطح الحر علوم الحياة واألرض للماء في حوض الموجات ،حيث تنتشر دون خمود وال انعكاس .يمثل الشكل 1مظهرا لسطح الماء في لحظة معينة حيث . d 15mm d )(P 1.1حدد باعتماد الشكل 1قيمة طول الموجة . 1.1استنتج قيمة vسرعة انتشار الموجة على سطح الماء. 2.1نعتبررر النقطررة Mمررن وسررط االنتشررار .أحسررب قيمررة M S هزاز λ التأخر الزمني الهتزاز النقطة Mبالنسربة للمنبرع Sثرم قارن الحالة االهتزازية لهاتين النقطتين. الشكل 1 1.1نضاعف ترردد الهرزاز 𝑵𝟐 = ، 𝐍′فيصربح طرول الموجرة هو . ' 3mm :أحسب قيمة ' vسررعة انتشرار الموجرة في هذه الحالة. d )(P هل الماء وسط مبدد للموجات ؟ علل جوابك. .1نضبط من جديد تردد الهزاز على القيمة 𝐳𝐇𝟎𝟓 = 𝐍 ونضع a في حوض الموجات صفيحتين رأسيتين تكونان حاجزا به M S هزاز λ فتحة عرضها قابل للضبط كما يبين الشكل .1 مثل ،معلال جوابك ،مظهر سطح الماء بعد اجتياز الموجة الشكل 2 الحاجز في الحالتين التاليتين 𝐚 = 𝟒𝐦𝐦:و 𝐦𝐦𝟎𝟏 = 𝐚 . 2017-2018 الجزءان 1و 1مستقالن : الجزء :1تحديد قطر خيط صيد السمك أصبحت خيوط صيد السمك تصنع من مادة النيلون لكي تتحمل مقاومة السمك المصطاد ، ويكون لها قطر جد صغير حتى ال ترى من طرفه. . الشاشة لتحديد قيمة القطر aألحد الخيوط ،تمت إضاءته بواسطة حزمة ضوئية أحادية اللون ،منبعثة من جهاز الالزر طول موجتها في الهواء . يالحظ على شاشة توجد على المسافة Dمن الخيط تكون بقع ضوئية .عرض البقعة المركزية هو Lالشكل جانبه . ُ معطيات L=7,5cm ; D=3m ; =623,8nm : .1سم الظاهرة التي يبرزها الشكل. L 𝛉 .2علما أن تعبير الفرق الزاوي θبين وسط البقعة الضوئية المركزية وأحد طرفيها هو = ، θأوجد تعبير aبداللة Dو a Lو في حالة فرق زاوي θصغير جدا .احسب قيمة . a من إعداد األستاذين :رشيد فداني & أختار المهدي خيط رأسي جهاز الالزر 3 مواضيع الموجات في اإلمتحانات الوطنية .2نعوض جهاز الالزر بجهاز الزر اخر طول موجته ' فنحصل على بقعة ضوئية مركزية عرضها . L'=8cmعبر عن ' بداللة و Lو ' . Lاحسب قيمة ' . الجزء :1تحديد قيمة طول موجة ضوئية في الزجاج. تم ارسال حزمة ضوئية احادية اللون منبعثة من جهاز الزر على وجه موشور من زجاج معامل انكساره . n=1,58 معطيات : طول الموجة للحزمة الضوئية في الهواء λ0 =665,4nm -سرعة انتشار الضوء في الفراغ وفي الهواء c=3.108m.s-1 .1أحسب قيمة vسرعة انتشار الحزمة الضوئية في الموشور . .1أوجد قيمة 1طول الموجة للحزمة الضوئية خالل انتشارها في الموشور. علوم الحياة واألرض يستخدم جهاز " الفاحص الرقمي بالموجات فوق الصوتية " لفحص جودة الخرسانة لجدار بناية ،ويعتمد مبدأ اشتغاله على إرسال موجات فوق صوتية نحو واجهة الجدار واستقبالها على الواجهة األخرى بعد انتشارها عبر الخرسانة. يهدف هذا التمرين إلى تحديد سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء وجودة الخرسانة لجدار. . .1 تحديد سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء نضع على استقامة واحدة باعثا E ومستقبال R للموجات فوق الصوتية تفصلهما المسافة . d 0,5m يرسل E موجات فوق صوتية تنتشر في الهواء فتستقبل من طرف R بعد المدة الزمنية . 1, 47ms 2017-2018 1.1هل الموجة فوق الصوتية طولية أم مستعرضة؟ 1.1أعط المدلول الفيزيائي للمقدار . 2.1أحسب قيمة v airسرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء. 1.1نعتبر نقطة Bتبعد عن الباعث E بالمسافة . d Bاختر الجواب الصحيح من بين ما يلي: تعبير االستطالة y B t للنقطة Bبداللة استطالة المنبع E هو: أy B t y E t B - ب- y B t y E t B ج- y B t y E t 2 B د y B t y E t B - 2 من إعداد األستاذين :رشيد فداني & أختار المهدي 4 مواضيع الموجات في اإلمتحانات الوطنية .1 فحص جودة الخرسانة بالموجات فوق الصوتية: يمثل الرسم التذبذبي في الشكل اآلتي اإلشارة المرسلة من طرف الباعث E للجهاز الفاحص الرقمي المثبت على واجهة جدار واإلشارة المستقبلة من طرف المستقبل R لنفس الجهاز والمثبت على الواجهة األخرى لنفس الجدار ذي السمك . e 60cm علوم الحياة واألرض تتعلق جودة الخرسانة بقيمة سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية عبرها كما يبين الجدول أسفله سرعة انتشار الموجة فوق الصوتية عبر الخرسانة بالوحدة m .s 1 جودة الخرسانة أكبر من 4000 ممتازة من 3200 إلى 4000 من 2500 إلى 3200 من 1700 إلى 2500 جيدة مقبولة رديئة أصغر من 1700 رديئة جدا أوجد قيمة vسرعة انتشار الموجات فوق الصوتية عبر خرسانة هذا الجدار .استنتج جودة خرسانة هذا الجدار. 2017-2018 خالل حصة لألشغال التطبيقية ،قام أستاذ مع تالميذه بدراسة انتشار موجة ميكانيكية متوالية على سطح الماء باستعمال حوض الموجات ،قصد التعرف على بعض خاصياتها. .1 يحدث مسمار رأسي S متصل بهزاز تردده ، N 20Hzعند اللحظة t 0 0موجة متوالية جيبية على السطح الحر لماء حوض الموجات ،فتنتشر 2cm دون خمود وال انعكاس .يمثل الشكل 1مظهر سطح الماء عند اللحظة t 1 حيث تمثل الدوائر خطوط الذرى. 1.1هل الموجة المنتشرة على سطح الماء طولية أم مستعرضة؟ علل جوابك. 1.1عين قيمة طول الموجة . 2.1استنتج قيمة vسرعة انتشار الموجة على سطح الماء. 1.1نعتبر نقطة Mمن وسط االنتشار تبعد عن المنبع Sبالمسافة . SM 5cmاحسب قيمة التأخر الزمني لحركة Mبالنسبة للمنبع . S من إعداد األستاذين :رشيد فداني & أختار المهدي S الشكل 1 5 مواضيع الموجات في اإلمتحانات الوطنية حاجز .1نضع في حوض الموجات صفيحتين رأسيتين تشكالن حاجزا به فتحة عرضها𝑚𝑐𝑎 = 0,7 ونشغل من جديد بالتردد الهزاز 𝑧𝐻 .𝑁 = 20يمثل الشكل) (2مظهر سطح الماء عند لحظة 𝑡. 1.1سم الظاهرة التي يبرزها الشكل ) .(2علل جوابك. S 1.1حدد ،معلال جوابك ،قيمة سرعة انتشار الموجة بعد اجتيازها للحاجز. الشكل 2 علوم الحياة واألرض تخضع الموجات الميكانيكية والموجات الضوئية لظاهرة االنتشار التي تتم بسرعة vحيث v cمع cسرعة انتشار الضوء في الفراغ .يتطلب االنتشار وجود الفراغ أو أوساط مادية أحادية أو ثنائية أو ث الثية البعد ،ويؤدي في اروف معينة إلى بروز اواهر فيزيائية مثل الحيود والتبدد... .1 أ. ب. ج. د. اختر كل جواب صحيح من بين ما يأتي: الموجة الصوتية موجة طولية. تنتشر الموجة الصوتية في الفراغ. تنتشر الموجة الصوتية في وسط ثالثي البعد. تنتشر الموجة الصوتية بسرعة الضوء. 5cm .1نحدث طول حبل موجة ميكانيكية متوالية جيبية. 2017-2018 يمثل الشكل جانبه بالسلم الحقيقي مظهر الحبل عند اللحظتين t1و ، t 2 t1 0,04s حيث يمثل Fمطلع الموجة. اعتماد على هذا الشكل: أ .عين قيمة طول الموجة. ب .أحسب قيمة vسرعة انتشار الموجة. ج .حدد قيمة Tالدور الزماني للموجة. .2 .1 F 𝟏𝒕 A F B 𝐬𝟒𝟎 𝐭 𝟐 = 𝐭 𝟏 + 𝟎, نعتبر النقطتين Aو Bمن الحبل (أنظر الشكل) .حردد قيمرة الترأخر الزمنري لحركرة النقطرة Bبالنسربة لحركة النقطة . A انتشار موجة ضوئية تمت إضاءة شق عرضه aبواسطة حزمرة ضروئية أحاديرة اللرون منبعثرة مرن جهراز الزر ،طرول موجتهرا فري تكون بقع ضوئية تبرز حردوث اراهرة الحيرود .عررض الهواء .يالحظ على شاشة توجد على المسافة Dمن الشق ُ 2.D البقعة المركزية هو Lويعبر عنه بالعالقة =L a . 1.1أية طبيعة للضوء تبرزها ااهرة الحيود؟ 1.1عند استعمال الضوء ذي طول الموجة λ=400nmيكون عرض البقعة المركزيرة هرو L=1,7cmوفري حالة ضوء طول موجته ' يكون عرض البقعة المركزية هو . L'=3,4cmأوجد قيمة ' . من إعداد األستاذين :رشيد فداني & أختار المهدي 6 مواضيع الموجات في اإلمتحانات الوطنية تعتبر الموجات الصوتية والموجات فوق الصوتية موجات ميكانيكية قابلة لالنتشار في أوسراط مختلفة ،وتواف في مجاالت ِع َدة ،وتتميز كل منهما بمجال للترددات. يهدف هذا التمرين إلى تحديد خاصيات انتشار موجة وطبيعة وسط انتشارها. . .1عرف الموجة الميكانيكية المتوالية. .1اِختر االقتراح الصحيح من بين ما يلي : أ الموجات الصوتية وفوق الصوتية موجات مستعرضة. ب تنتشر الموجات الصوتية في الهواء بفعل حركة انضغاط وتمدد طبقات الهواء. علوم الحياة واألرض ج الموجات فوق الصوتية موجات مسموعة من طرف اإلنسان. د يتغير تردد الموجات الصوتية وفوق الصوتية بتغير وسط االنتشار. .2يبعث مكبر للصوت Sصوتا عبر أنبوب يحتوي على غاز .يوجد داخل األنبوب ميكروفونان Mو Mعلى استقامة 2 1 واحدة مع ، Sوعلى نفس المسرافة Dمنره .نرربط Mو Mبراسرم التذبرذب ) الشركل . ( 1نبقري Mثابترا 1 1 2 ونزيح Mنحو اليمين وفق المحور Sxإلى أن نحصل على أول توافق في الطور للمنحنيين المحصل عليهما فري 2 الرسم التذبذبي ) الشكل . ( 2المسافة الفاصلة بين Mو Mفري هرذه الحالرة هري . d 15,6cm :نعطري 2 1 الحساسية األفقية لراسم التذبذب . 100μs/div : 2017-2018 الشركل 1 .2.1 .2.1 .2.2 .2.1 الشركل 2 بين أن قيمة طول الموجة للموجة الصوتية المنتشرة في األنبوب هي . : عين مبيانيا قيمة الدور Tللموجة الصوتية. حدد قيمة vسرعة انتشار الموجة في الغاز. يعطي الجدول التالي سرعة انتشار موجة صوتية في بعض الغازات في نفس اروف إنجاز هذه التجربة : ثنائي الهيدروجين الغاز -1 ثنائي الكلور ثنائي األزوت ثنائي األوكسيجين سرعة االنتشار ) v(m.s 1300 المكون لوسط االنتشار. استنتج الغاز ُ .2.3اِختر االقتراح الصحيح من بين ما يلي : تعبير استطالة الموجة المستقبلة من طرف الميكروفون Mبداللة استطالة المنبع Sهو : 217 324 346 2 أ d ) (t) ys (t v dD y (t) ys (t ) M v 2 M 2 ب y ج د D ) v d-D y (t) ys (t ) M v 2 (t) ys (t من إعداد األستاذين :رشيد فداني & أختار المهدي M 2 y 7 مواضيع الموجات في اإلمتحانات الوطنية الموجات الميكانيكية والموجات الضوئية موجات تتميز كل منهما بخصرائص معينرة .وتمكرن الظواهر المرتبطة بانتشارها من توفير معلومات حول أوساط االنتشار وطبيعرة الضروء ،وكرذا من تحديد بعض البارامترات المميزة .يهدف هذا التمررين إلرى تعررف بعرض خاصريات الموجرات فوق الصوتية والموجات الضوئية من خالل انتشارها في أوساط مختلفة. . .1خاصيات الموجات فوق الصوتية والموجات الضوئية أنقل على ورقة تحريرك رقم السؤال وأكتب الحرف الموافق لالقتراح الوحيد الصحيح من بين ما يلي : علوم الحياة واألرض أ الموجات فوق الصوتية موجات طولية ب مجال ترددات الضوء المرئي محدود بين 400nmو 1000nm الموجات فوق الصوتية والموجات الضوئية لها نفس سرعة االنتشار في نفس الوسط د تردد الموجات الضوئية يتغير من وسط إلى آخر ج .1انتشار موجات فوق صوتية نضع في نفس الموضع باعثا Eومستقبال Rللموجات فوق الصوتية على المسافة d 42,5cmمن حاجز .تنتشر الموجات فوق الصوتية في الهواء انطالقا من Eثم تنعكس على الحاجز فتستقبل من طرف . R مكن نظام مسك معلوماتي من معاينة الموجة المرسلة ) (aوالموجة المستقبلة ) . (bيمثل الشكل ) (1أسفله الرسم التذبذبي المحصل. .1.1حدد قيمة τالتأخر الزمني بين الموجتين ) (aو ). (b .1.1تحقق أن قيمة سرعة االنتشار في الهواء هي . v 340m.s1 air .1.2نعيد إنجاز التجربة باستعمال العدة السابقة حيث تنتشر الموجات فوق الصوتية في الماء .نحصل بواسطة 2017-2018 نفس نظام المسك المعلوماتي على الرسم التذبذبي الممثل في الشكل ) (2أسفله . في أي الوسطين ) هواء /ماء( يكون انتشار الموجات فوق الصوتية أسرع؟ علل جوابك. )𝐬𝐦(𝐭 )𝐬𝐦(𝐭 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1,5 الشكل 1 1 0,5 0 الشكل 2 .2انتشار موجات ضوئية نضيء شقا رأسيا عرضه a 0,1mmبواسطة جهاز الزر يعطي ضوءا أحادي اللون طول موجته ، λ 632,8nm فتظهر على شاشة توجد على مسافة Dمن الشق بقع ضوئية تبرز حدوث ااهرة الحيودُ .يعبر عن عرض البقعة 2λ.D . L سرعة انتشار الضوء في الفراغ أو الهواء هي . c 3.108m.s1 المركزية بالعالقة a 1.2حدد قيمة تردد الضوء المستعمل. 1.2نعيد التجربة باستعمال خيط رفيع رأسي قطره ، aفيصبح عرض البقعة المركزية هو . L 2.Lحدد 0 0 قيمة . a 0 من إعداد األستاذين :رشيد فداني & أختار المهدي 8 مواضيع الموجات في اإلمتحانات الوطنية تع تبر ااهرتا حيود وتبدد الضوء من الظواهر المهمة التي نصادفها في حياتنا اليومية ،حيث تمكنان من تفسير طبيعة الضوء ،وتقديم معلومات حول أوساط االنتشار ،وتحديد بعض المقادير المميزة. . 8 -1 معطى :سرعة انتشار الضوء في الفراغ c=3.10 m.s .1انتشار الضوء عبر موشور .1.1يرد على موشور من زجاج ،ضوء أحمر أحادي اللون طول موجته في الفراغ . λOR =768nmمعامل االنكسار للزجاج بالنسبة لهذا الضوء هو . n R 1,618 علوم الحياة واألرض بالنسبة للسؤالين المواليين ،انقل على ورقة تحريرك رقم السؤال واكتب الحرف الموافق لالقتراح الصحيح من بين ما يلي : 1.1.1التردد υ Rللضوء األحمر هو : أ υR =2,41.1014 Hz ب υR =3,91.1014 Hz ج υR =2,41.1016 Hz د υR =4,26.1016 Hz 1.1.1السرعة v Rالنتشار الضوء األحمر في الزجاج هي : أ vR =1,20.108 m.s-1 ب vR =1,55.108 m.s-1 ج vR =1,85.108 m.s-1 د vR =1,90.108 m.s-1 .1.1عند ورود ضوء بنفسجي أحادي اللون ،طول موجته في الفراغ λOV =434nmعلى نفس الموشور ،تكون سرعة انتشاره في الزجاج هي . vV =1,81.108 m.s-1بمقارنة v Rو ، v Vاستنتج خاصية للزجاج. 2017-2018 .1انتشار الضوء عبر شق ننجز حيود الضوء باستعمال جهاز الزر يعطي ضوءا أحادي اللون طول موجته في الهواء . λيجتاز هذا الضوء شقا عرضه aقابال للضبط ،فنحصل على شكل للحيود على شاشة توجد على مسافة من الشق. نقيس الفرق الزاوي θبالنسبة لقيم مختلفة لعرض الشق . a 1 يعطي المنحنى جانبه تغيرات θبداللة . a )𝒅𝒂𝒓(𝛉 ) 𝟏(𝐦− 𝟑𝟏, 𝟏. 𝟏𝟎− 𝟏 𝐚 𝟑𝟎𝟏 𝟐, 𝟓. أنقل على ورقة تحريرك رقم السؤال واكتب الحرف الموافق لالقتراح الصحيح من بين ما يلي : قيمة طول الموجة هي أ λ=400nm ب λ=440nm ج λ=680nm د من إعداد األستاذين :رشيد فداني & أختار المهدي λ=725nm 9