شرح درس الرنين في الأعمدة الهوائية والأوتار — الفيزياء 3 الثالث الثانوي — المسار العام

أبرز نقاط درس الرنين في الأعمدة الهوائية والأوتار

أنبوب الرنين

• حين نرفع الأنبوب أو نخفضه يعلو صوت الشوكة ويخفت بالتناوب؛ يعلو عندما يكون عمود الهواء في رنين معها.
• الموجة الصادرة عن الشوكة تنعكس عن سطح الماء، فإذا عادت قمة الضغط مع صدور قمة جديدة تقوّت الموجتان وتكوّنت موجة موقوفة.
• في الأنبوب المغلق بطن ضغط عند الماء وعقدة ضغط عند الفوهة؛ أقصر عمود يساوي ربع الطول الموجي، ثم ٣/٤ ثم ٥/٤…
• أطوال الرنين في المغلق مضاعفات فردية لربع الطول الموجي فقط، والمسافة بين رنينين متتاليين تساوي نصف الطول الموجي.
• بقياس هذه المسافة نعرف الطول الموجي، ثم السرعة من التردد؛ وأول رنين عمليًّا أطول قليلًا من الربع بسبب التصحيح الطرفي.
• عقدة الضغط هي بطن الإزاحة، وبطن الضغط هي عقدة الإزاحة؛ فانتبه أي رسم تقرأ.

الأنبوب المفتوح الطرفين

• الأنبوب المفتوح تنعكس فيه الموجة عند الطرفين مقلوبة الضغط، فتتكوّن عقدة ضغط عند كل طرف.
• أقصر عمود رنين يساوي نصف الطول الموجي، ثم λ ثم ٣λ/٢…: كل مضاعفات نصف الطول الموجي.
• طول الرنين الأول في المفتوح ضعف نظيره في المغلق، فيكون تردد المفتوح بطول الأنبوب نفسه ضعف تردد المغلق.
• النفق الطويل والصدفة أمثلة يضخّم فيها الرنين ترددات معيّنة من الأصوات المحيطة.

الأوتار وجودة الصوت

• الوتر مشدود الطرفين، فلكل نمط عقدتان عند الطرفين؛ وفي النمط الأول بطن واحد وطول الوتر نصف الطول الموجي.
• يحدث الرنين حين يساوي طول الوتر مضاعفاتٍ لنصف الطول الموجي، فتكون الترددات مضاعفات للتردد الأساسي: f₂ = 2f₁، f₃ = 3f₁.
• سرعة الموجة في الوتر تعتمد على قوة الشد وعلى كتلة وحدة الطول؛ كلما شُدّ الوتر زادت السرعة فارتفع التردد.
• الشوكة الرنانة تعطي موجة جيبية بسيطة، أما الصوت البشري فموجة معقدة نتجت من جمع ترددات مختلفة السعات.
• تتفق نغمتان في التردد وتختلفان في طابع الصوت لأن شكل الموجة يختلف.

مصطلحات درس الرنين في الأعمدة الهوائية والأوتار