2015/2016 سلسلة تمارين الموجات الميكانيكية المتوالية الدورية www.bestcours.net تمرين 1 نحدث موجة فوق صوتية بواسطة منبع Sللموجات فوق الصوتية ,ونقيس التأخر الزمني بين ميكروفونين M1و M2موجودين في الھواء على مسافة d=M1M2=3,4cmفنجد . τ=100µs -1احسب V1سرعة انتشار الموجة فوق الصوتية في الھواء . -2تستعمل الموجات فوق الصوتية في ميدان الفحص الطبي باالشعة فوق ) ,(echographieعلما ان سرعة انتشار الموجة فوق الصوتية في جسم االنسان ھي : V2=1500m/s أ -قارن قيم V1و V2اعط تفسيرا لنتيجة المقارنة . ب -أدى حساب المدة الزمنية ∆tبين بعث واستقبال الموجة فوق الصوتية أثناء فحص قلب مريض الى القيمة .∆t=20µs احسب المسافة Lالفاصلة بين المنبع Sعلى جسم المريض وقلبه. تمرين 2 الموجات فوق الصوتية موجات ميكانيكية ثالثية البعد يزيد ترددھا على 20KHzتوجد في الطبيعة عدة حيوانات تستعملھا للتواصل فيما بينھا او لتحديد موقع فريستھا ،سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الھواء v=340m/s -1لماذا الصوت موجة ميكانيكية ؟)0,5ن( السونار البيولوجي للخفافيش يرسل نوع من الخفافيش دفعة من الموجات فوق الصوتية ترددھا N = 83kHzخالل مدة زمنية ∆t=36ms -2احسب الدور Tو طول الموجة λلھذه الموجات فوق الصوتية. -3احسب Kعدد االدوار الذي تحتوي عليه ھذه الدفعة. -4تنعكس ھذه الدفعة بعد اصطدمھا بالحاجز ،يستقبلھا الخفاش بعد مرور ζ=20msمن ارسالھا .ما المسافة dالفاصلة بين الخفاش و الحاجز ؟ . -5ادا علمت ان سرعة انتقال الخفاش ھي V’=36Km/hو أن الفريسة ثابتة في مكانھا ،حدد المدة الزمنية الالزمة لكي ينقض الخفاش على فريسته . تبعث دلفين كذلك موجات صوتية مسموعة من طرف االنسان ترددھا N=8KHzطول موجته في الھواءλair=4,25cm في ماء البحر λeau=18, 75cm – 6ما الفرق بين الموجات الصوتية و الموجات فوق الصوتية ؟ – 7حدد سرعة انتشار الصوت في كل من الوسطين. تمرين 3 الموجات فوق الصوتية موجات ميكانيكية ثالثية البعد يزيد ترددھا على 20KHzالتستطيع أذن اإلنسان التقاطھا تستغل في عدة مجاالت كالطب و الصيد البحري . -1ما الفرق بين الموجة الصوتية الموجة فوق الصوتية . -2فسر كيفية انتشار موجة صوتية في الھواء. انتشار الموجات فوق الصوتية في الھواء على مسطرة مدرجة نضع باعثا Eللموجات فوق الصوتية ومستقبلين R1و R2لتلك الموجات بحيث يكون الباعث Eو المستقبالن على نفس االستقامة وفق المسطرة المدرجة .يرسل الباعث موجة فوق صوتية متتالية جيبية تنتشر في الھواء وتصل إلى المستقبلين R1و . R2تطبق اإلشارتان الملتقطتان من طرف المستقبلين R1و ، R2تباعا على المدخلين Y1و Y2لراسم التذبذب )الشكل .(1نعطي الحساسية األفقية لراسم التذبذب 6.10-6 s/div عندما يوجد المستقبالن R1و R2معا عند التدريجة ، 4cmنالحظ على شاشة راسم التذبذب أن المنحنيان الموافقان لإلشارتين الملتقطتين من طرف R1و R2متوفقين في الطور. نترك R1ثابت و نبعد R2وفق المسطرة المدرجة ،فنحصل على تالث نقطة يكون فيھا المنحنى الموافق لإلشارة الملتقطة من طرف R2على تعاكس في الطور مقارنة مع منحنى الموافق لإلشارة الملتقطة من طرف R1عند التدريجة 6,55cm -3حدد المنحنى الموافق لالشارة الملتقطة من طرف المستقبل R1و R2مع التعليل -4حدد Tدور الموجة فوق الصوتية المستقبلة من طرف R1و R2و استنتج Nترددھا -5حدد λطول الموجة للموجة فوق الصوتية و استنتج Vairسرعة انتشارھا في الھواء -6نحتفظ بعناصر التركيب التجريبي في مواضعھا ثم نزيح المستقبل R1يسارا حتى يصل التدريجة 5 ,02cmارسم ما سنالحظه على شاشة راسم التذبذب مع التعليل نستغل منبع الموجات فوق الصوتية السابق لتحيد تضاريس عمق البحر في اسفل طائرة تحلق على ارتفاع H=15,3mمن سطح البحر نضع مجس يحتوي على منبع ومستقبل للموجات الفوق الصوتية .يبعث المنبع رأسيا نحو قعر البحر موجات ذات مدة قصيرة بصفة منتظمة .تنتشر ھذه الموجات في الھواء بسرعة Vairثم في ماء البحر بسرعة ثابتة .Veau=1500 m/sعندما تصل ھذه الموجات الى قعر البحر ينعكس جزء منھا نحو المنبع .يمكن قياس التاخر بين انبعاث الموجة واستقبالھا من تحديد عمق البحر . hلدراسة عمق البحر تتحرك الطائرة ببطئ وفق مسار مستقيمي من النقطة Aذات االفصول xA=0mنحو النقطة Bذات االفصول ) xB =50mالشكل .(3بواسطة كاشف التذبذب يتم قياس التاخر الزمني ∆tما بين لحظة انبعاث ولحظة استقبال الموجات يمثل )الشكل (4شاشة كاشف التذبذب عند وجود الطائرة في النقطة , Aيمثل احد المدخلين الموجة المنبعثة والثاني الموجة المستقبلة .الحساسية االفقية لراسم التذبذب20ms/div -7اقرن كل منحنى بالمدخل الذي يوافقه مع التعليل -8انطالقا من الشكل حدد التأخر ∆tبين الموجة المنبعثة والموجة المستقبلة في النقطة . A -9عبر عن العمق hبداللة ∆tو Hو Veauو .Vair -10يمثل )الشكل (5المنحنى) ∆t=f(xالتأخر الزمني ∆tبداللة االفصول xعند انتقال الطائرة من Aالى النقطة Bباستعمال سلم مناسب مثل مخططا لقعر البحر بداللة .x تمرين 4 لتحديد سرعة انتشار الموجات الصوتية في الھواء ،تم إنجاز التركيب التجريبي الممثل في الشكل ) ،(1حيث الميكروفونان R1 و R2تفصل بينھما مسافة .d يمثل الرسمان التذبذبيان الممثالن في الشكل) (2تغيرات التوتر بين مربطي كل ميكروفون با لنسبة للمسافة .d1=41cmالحساسية األفقية للمدخلين ھي0,1ms/div : -1-1حدد معلال جوابك الرسم التذبذبي الملتقط من طرف R2 2-1حدد Nتردد الموجات الصوتية المنبعثة من مكبر الصوت. -3-1نزيح أفقيا الميكروفون R2إلى أن يصبح الرسمان التذبذبيان من جديد و ألول مرة على توافق في الطور ،فتكون المسافة بين R1و R2ھي R R 1 2 المسافة .d2=61,5cm GBF di -2بين ا ن d2 -d1=λواستنتج قيمة λطول d (Δ شكـل الموجة للموجة الصوتية. 0شكــل ب-أحسب Vسرعة انتشار الموجة الصوتية في الھواء. ج-استنتج التاخر الزمني ζالستقبال الموجة من طرف R1و R2 - 2نزيح أفقيا الميكروفون, R2يصبح الرسمان التذبذبيان على تعاكس في الطور ،فتكون المسافة بين R1و R2ھي المسافة d3=92.25cm 1-2بين ان d3 - d1=(k-n) λ + λ/ 2حيث nو kعددين صحيحينK>n , – 2-2ارسم في الشكل 2الرسمان التذبذبيان الملتقتين من طرف R1و R2 -3نضع امام مكبر الصوت حاجزا عرض شقه a=7cmھل تحدت ظاھرة الحيود للموجة الصوتية ؟,علل www.bestcours.net