مفهوم الحركة
سيتم شرح درس الحركة الاهتزازية من مادة العلوم في هذا المقال، ويعتبر درس الحركة الاهتزازية وخصائصها وعلاقته بالزمن الدوري من أهم مواضيع المنهاج. بداية تعرف الحركة بأنها هي تغيير موقع الجسم من مكان لآخر.
مفهوم الحركة الاهتزازية
هي حركة الجسم حول موضع سكونه ( جانبي موضع سكونه) حركة دورية، حيث تكرر نفسها باستمرار من خلال حركتي الذهاب والإياب، وتتكرر هذه الحركة في فترات زمنية ثابتة.
أمثلة حياتية على الحركة الاهتزازية
- حركة بندول الساعة.
- حركة لعبة الأرجوحة.
- حركة وتر الكمان (آلة موسيقية).
- حركة وتر العود (آلة موسيقية).
- حركة الشوكة الرنانة.
مفهوم الزمن الدوري و طريقة حسابه
هو الزمن اللازم كي يكمل الجسم المهتز دورة كاملة، ويرمز له بالرمز (ز).
يمكن حساب الزمن الدوري للجسم المهتز من العلاقة الآتية:
الزمن الدوري= الزمن الكلي للدورات÷ عدد الدورات، ويقاس بالثواني.
مثال: احسب الزمن الدوري لكرة معلقة أتمت (40) دورة كاملة خلال (5) ثوانٍ؟
الحل: الزمن الدوري= 5÷40= 0,125 ثانية.
مفهوم التردد وطريقة حسابه
هو عدد الدورات الكاملة خلال ثانية واحدة، ويرمز له بالرمز (ت د).
يمكن حساب التردد بالعلاقة الآتية:
التردد= عدد الدورات÷ زمن الدورات، ويقاس بوحدة هيرتز، ويرمز لها بالرمز 1/ث.
علاقة التردد بالزمن الدوري من درس الحركة الاهتزازية
العلاقة بين التردد والزمن الدوري علاقة عكسية؛ حيث يزيد التردد بنقصان الومن، ويقل التردد بزيادة الزمن.
ويمكن التعبير عن العلاقة بين التردد والزمن الدوري بالعلاقة الآتية:
التردد= 1÷ الزمن الدوري أو ت د= 1/ز
خصائص الحركة الاهتزازية
- حركة دورية ثابتة.
- لها زمن دوري وهو عبارة عن الدورة الكاملة.
- نصف الدورة للجسم المهتز تُقاس بحركة الجسم المُهتز من بداية الحركة الجانبية وحتى نهاية الحركة الجانبية على الجهة المقابلة.
- ربع الدورة للجسم المهتز تُقاس بحركة الجسم من بداية الحركة الجانبية لإلى موضع السكون للجسم.
- لكل جسم مهتز زمن دوري يُقاس بالزمن الذي يحتاجه الجسم لإتمام دورة كاملة.
- لكل حركة اهتزازية تردد ويُقاس بعدد الدورات خلال الثانية الواحدة.
أمثلة تطبيقية من درس الحركة الاهتزازية
مثال 1
ما الزمن الدوري لارجوحة ترددها (0.5) هيرتز؟
الحل: التردد= 1÷ الزمن الدوري
0.5= 1÷ ز، بالضرب التبادلي، تصبح العلاقة كالآتي: ز×0.5= 1( نقسم الحدين على 0.5) فتصبح العلاقة كالآتي:
ز= 1÷0.5= 2 ثانية.
مثال 2
كرة معلقة أتمت (20) دورة كاملة خلال (5) ثوانٍ، فاحسب الزمن الدوري لهذه الكرة وترددها.
الحل: الزمن الدوري= الزمن الكلي للدورات÷ عدد الدورات
= 5÷ 20= 0.25 ثانية.
التردد= عدد الدروات÷ زمن الدورات
= 20÷ 5= 4 هيرتز.
تطوير المعرفة من درس الحركة الاهتزازية
تسمى الكرة المربوطة بخيط في نشاط الكتاب البندول البسيط، استقصِ أثر العوامل الآتية على الزمن الدوري لهذا البندول، ومثل العلاقة بيانيا.
- طول خيط البندول مع ثبوت كل من كتلة الكرة وعدد الدورات (استخدم الطولين 50سم، و100سم).
الحل: عند زيادة طول خيط البندول يزداد الزمن الدوري.
كتلة الكرة مع ثبوت طول خيط البندول وعدد الدورات ( استخدم الكتلتين 250غم، و500غم).
الحل: لا يتأثر الزمن الدوري بتغير كتلة الكرة المربوطة بالخيط.
التقويم والتأمل من درس الحركة الاهتزازية
1- ماذا نعني بقولنا إن:
أ- تردد شوكة رنانة (128) هيرتز)؟
أي ان الشوكة الرنانة تُكمل (128) دورة كاملة خلال ثانية واحدة.
ب- الزمن الدوري لبندول (2) ثانية؟
أي أن البندول يُكمل دورة كاملة في (2) ثانية.
2- وتر آلة موسيقية يُكمل (120) دورة خلال (دقيقة)، احسب الزمن الدوري لهذا الوتر وتردده.
ملاحظة: الدقيقة = 60 ثانية.
الحل: الزمن الدوري= الزمن الكلي للدورات÷ عدد الدورات
=60÷ 120 =0.5 ثانية.
التردد ( ت د )= 1÷ ز
= 1÷ 0.5= 2 هيرتز
3- ما تردد مسطرة تهتز، إذا علمت أن زمنها الدوري ( 0.5) ثانية؟
التردد ( ت د )= 1÷ ز
= 1÷ 0.5= 2 هيرتز
4- بالاعتماد على الشكل (4-2) لكرة مربوطة بخيط والوارد صفحة 136 في كتاب الطالب، أجب عما يأتي:
أ- متى تُكمل الكرة نصف دورة؟
تُكمل الكرة نصف دورة عندما تتحرك من الموضع أ إلى الموضع ج.
ب- متى تُكمل الكرة ربع دورة؟
تُكمل الكرة نصف دورة عندما تتحرك من الموضع أ إلى الموضع ب ( راجع الشكل في الكتاب).
