الفيزياء · الصف الثاني الثانوي

أسئلة: انكسار الموجات

15 سؤال اختيار من متعدد و6 سؤال مقالي بنموذج إجابة، لمراجعة درس «انكسار الموجات» من الفيزياء (الصف الثاني الثانوي). راجع الأسئلة أدناه، أو اختبر نفسك فورًا.

اختبار سريع من 10 أسئلة عشوائية من بنك الأسئلة أعلاه — تُخلط الأسئلة والاختيارات في كل مرة، فلن يتكرر الاختبار بنفس الترتيب.

اختيار من متعدد

ما الخاصية التي تبقى ثابتة للموجة عند انتقالها بين وسطين مختلفين؟
- السرعة
- الطول الموجي
- التردد
- اتجاه الانتشار
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: التردد
التردد يحدده مصدر الموجة فقط ولا يتأثر بخواص الوسط الذي تنتقل فيه الموجة.
عند انتقال موجة من وسط أسرع إلى وسط أبطأ، فإن الموجة تنكسر:
- مبتعدة عن العمود المقام
- مقتربة من العمود المقام
- على استقامة واحدة دون انحراف
- موازية للسطح الفاصل
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: مقتربة من العمود المقام
عند الانتقال لوسط أبطأ تقل زاوية الانكسار عن زاوية السقوط، مما يعني اقتراب الشعاع من العمود المقام.
موجة تنتقل من وسط سرعتها فيه $v_1$ إلى وسط سرعتها فيه $v_2=0.5v_1$ ، ما العلاقة بين الطولين الموجيين؟
- $\lambda_2 = 0.5\lambda_1$
- $\lambda_2 = 2\lambda_1$
- $\lambda_2 = \lambda_1$
- $\lambda_2 = 0.25\lambda_1$
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: $\lambda_2 = 0.5\lambda_1$
بما أن التردد ثابت، فإن الطول الموجي يتناسب طرديًا مع السرعة، فإذا قلت السرعة للنصف يقل الطول الموجي للنصف.
ماذا يحدث لاتجاه الموجة عند سقوطها عموديًا على السطح الفاصل بين وسطين؟
- تنكسر مبتعدة عن العمود
- تنكسر مقتربة من العمود
- لا يحدث انحراف في اتجاه الموجة
- تنعكس الموجة كليًا
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: لا يحدث انحراف في اتجاه الموجة
عند السقوط العمودي ( $\theta_1=0$ )، لا يتغير اتجاه الموجة رغم تغير سرعتها وطولها الموجي.
إذا كانت زاوية السقوط $45^\circ$ وزاوية الانكسار $30^\circ$ ، فما هي نسبة سرعة الموجة في الوسط الأول إلى سرعتها في الوسط الثاني؟
- $\sin 45^\circ / \sin 30^\circ$
- $\sin 30^\circ / \sin 45^\circ$
- $\tan 45^\circ / \tan 30^\circ$
- $\cos 45^\circ / \cos 30^\circ$
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: $\sin 45^\circ / \sin 30^\circ$
من قانون سنل العام: $\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2} = \frac{v_1}{v_2}$ .
موجة ماء سرعتها $10$ م/ث وطولها الموجي $2$ م، كم يكون ترددها؟
- 5 هرتز
- 20 هرتز
- 0.2 هرتز
- 50 هرتز
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 5 هرتز
التردد $f = v / \lambda = 10 / 2 = 5$ هرتز.
تنتقل موجة إلى وسط أسرع، فإذا كان الطول الموجي في الوسط الأول $\lambda_1$ ، فكيف يكون الطول الموجي في الوسط الثاني $\lambda_2$ ؟
- $\lambda_2 < \lambda_1$
- $\lambda_2 > \lambda_1$
- $\lambda_2 = \lambda_1$
- $\lambda_2 = \lambda_1^2$
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: $\lambda_2 > \lambda_1$
عند الانتقال لوسط أسرع يزداد الطول الموجي للحفاظ على ثبات التردد.
السبب الفيزيائي لانكسار الموجة هو:
- تغير التردد عند الحد الفاصل
- تغير سعة الموجة
- تغير سرعة الموجة نتيجة تغير خواص الوسط
- انعكاس جزء من الطاقة عند السطح
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: تغير سرعة الموجة نتيجة تغير خواص الوسط
تغير السرعة على طول جبهة الموجة عند العبور المائل هو المسؤول عن انحراف اتجاهها.
موجة تسقط بزاوية $60^\circ$ وتنفذ بزاوية $30^\circ$ ، إذا كانت سرعتها في الوسط الأول $20$ م/ث، فكم سرعتها في الوسط الثاني؟
- 10 م/ث
- $\approx 11.5$ م/ث
- 40 م/ث
- $\approx 34.6$ م/ث
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: $\approx 11.5$ م/ث
$v_2 = v_1 \times (\sin 30^\circ / \sin 60^\circ) = 20 \times (0.5 / 0.866) \approx 11.54$ م/ث.
أي من العبارات التالية صحيحة عن انكسار الموجات؟
- تغير التردد يؤدي إلى تغير الاتجاه
- تغير السرعة يغير الطول الموجي مع بقاء التردد ثابتًا
- السرعة ثابتة دائماً بينما يتغير التردد
- زاوية الانكسار دائماً تساوي زاوية السقوط
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: تغير السرعة يغير الطول الموجي مع بقاء التردد ثابتًا
هذه هي القاعدة الأساسية للانكسار وفق العلاقة $v=f\lambda$ .
إذا كانت $\sin\theta_1 = 0.6$ و $\sin\theta_2 = 0.4$ ، ما هي نسبة $v_1$ إلى $v_2$ ؟
- 1.5
- 0.66
- 0.24
- 1.0
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 1.5
النسبة هي $\sin\theta_1 / \sin\theta_2 = 0.6 / 0.4 = 1.5$ .
موجة طولها الموجي $6$ سم انتقلت لوسط أصبحت فيه سرعتها ثلث سرعتها الأصلية، كم يصبح طولها الموجي؟
- 18 سم
- 2 سم
- 6 سم
- 9 سم
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 2 سم
بما أن السرعة أصبحت $1/3$ ، فإن الطول الموجي يصبح $6 \times 1/3 = 2$ سم.
جبهة الموجة هي:
- الخط الذي يبين اتجاه انتشار الموجة
- خط أو سطح يصل بين نقاط الموجة المتفقة في الطور
- الحد الفاصل بين وسطين
- المسافة بين قمتين متتاليتين
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: خط أو سطح يصل بين نقاط الموجة المتفقة في الطور
جبهة الموجة تصل النقاط المتفقة في الطور (كخط القمة)، أما الشعاع فهو السهم العمودي عليها الذي يبين اتجاه الانتشار.
موجات ماء ترددها 40 هرتز وطولها الموجي 2.0 سم في الوسط الأول، دخلت وسطًا ثانيًا فصار معامل الانكسار النسبي $n_{12} = 1.6$ . طولها الموجي في الوسط الثاني:
- 3.2 سم
- 1.25 سم
- 2.0 سم
- 0.8 سم
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 1.25 سم
$n_{12} = \lambda_1 / \lambda_2$ ، فيكون $\lambda_2 = 2.0 / 1.6 = 1.25$ سم، والتردد يبقى 40 هرتز.
لماذا تصل أمواج البحر إلى الشاطئ موازية له تقريبًا مهما كانت زاوية اقترابها في العمق؟
- لأن الرياح تغير اتجاهها
- لأن سرعتها تقل كلما قل العمق فتنكسر مقتربة من العمود على الشاطئ
- لأن ترددها يزداد قرب الشاطئ
- لأنها تنعكس عن القاع
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: لأن سرعتها تقل كلما قل العمق فتنكسر مقتربة من العمود على الشاطئ
كلما قل العمق قلت سرعة موجات الماء، فتنكسر جبهاتها مقتربة من العمود المقام على خطوط العمق (الموازية للشاطئ تقريبًا)، حتى تصبح الجبهات موازية للشاطئ.

أسئلة مقالية

موجة تنتقل من وسط (1) إلى وسط (2). إذا كانت سرعة الموجة في الوسط الأول $12$ م/ث وسرعتها في الوسط الثاني $8$ م/ث، وزاوية السقوط $40^\circ$ ، احسب زاوية الانكسار مقربًا لأقرب درجة.
عرض نموذج الإجابة
باستخدام قانون سنل: $\sin\theta_2 = \sin(40^\circ) \times (8 / 12) = 0.6428 \times 0.6667 \approx 0.4285$ . إذن $\theta_2 = \sin^{-1}(0.4285) \approx 25^\circ$ .
وضح بالخطوات كيف يتغير الطول الموجي لموجة ترددها $10$ هرتز عند انتقالها من وسط سرعتها فيه $30$ م/ث إلى وسط سرعتها فيه $20$ م/ث.
عرض نموذج الإجابة
1. نحسب الطول الموجي في الوسط الأول: $\lambda_1 = v_1 / f = 30 / 10 = 3$ متر. 2. بما أن التردد ثابت، نحسب الطول الموجي في الوسط الثاني: $\lambda_2 = v_2 / f = 20 / 10 = 2$ متر. يقل الطول الموجي من $3$ م إلى $2$ م.
لماذا لا ينحرف اتجاه الموجة عند السقوط العمودي على الحد الفاصل رغم تغير سرعتها؟
عرض نموذج الإجابة
لأن جميع نقاط جبهة الموجة تصل إلى السطح الفاصل في نفس اللحظة، وبالتالي لا يوجد جزء من الجبهة يسبق الآخر في الدخول للوسط الجديد، مما يمنع حدوث الانحراف في اتجاه الانتشار.
موجة تنتقل بسرعة $15$ م/ث وطول موجي $5$ سم. عند انتقالها لوسط آخر، أصبح طولها الموجي $3$ سم. احسب سرعة الموجة في الوسط الثاني.
عرض نموذج الإجابة
بما أن التردد $f = v_1 / \lambda_1 = 15 / 5 = 3$ هرتز (يجب توحيد الوحدات أو التعامل مع النسب). السرعة في الوسط الثاني $v_2 = f \times \lambda_2 = 3 \times 3 = 9$ م/ث.
اشرح العلاقة بين زاوية السقوط وزاوية الانكسار عندما تنتقل الموجة إلى وسط أسرع.
عرض نموذج الإجابة
عند الانتقال لوسط أسرع ( $v_2 > v_1$ )، تكون النسبة $\sin\theta_1 / \sin\theta_2 < 1$ ، مما يعني أن $\sin\theta_2 > \sin\theta_1$ ، وبالتالي $\theta_2 > \theta_1$ . تنكسر الموجة مبتعدة عن العمود المقام.
إذا كانت النسبة بين جيبي زاوية السقوط والانكسار لموجة هي $1.25$ ، فماذا يعني ذلك بالنسبة لسرعة الموجة في الوسطين؟
عرض نموذج الإجابة
يعني ذلك أن سرعة الموجة في الوسط الأول أكبر من سرعتها في الوسط الثاني بمقدار $1.25$ مرة ( $v_1 / v_2 = 1.25$ )، أي أن الموجة انتقلت إلى وسط أبطأ.

الرجوع إلى الدرس