Telechargé par Azar Fedel

onde.exercice-ppppppppppppp 2016

publicité
‫‪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
Téléchargement