نوسانات و امواج: سوالات مهم

نوسان به عنوان هر شیء به عقب و جلو گفته می شود. ساده ترین شکل حرکت نوسان ، حرکت هارمونیک ساده است. به طور کلی ، یک شیء نوسان پس از مدتی به دلیل عوامل خارجی مانند اصطکاک استراحت می کند. با این حال ، استفاده از نیروهای خارجی می تواند به نوسان ماندن کمک کند. برخی از نمونه های حرکت نوسان شامل ارتعاشات رشته های یک گیتار است که صدا را تولید می کند و حرکت غشاهای یک طبل هنگام ضربه برای تولید صدا است.

نوسان

پاسخ بسیار کوتاه [1 مارک]

سؤالویژگی اصلی را که می تواند به نوسان سیستم کمک کند ، برجسته کنید.

جواببه منظور نوسان ، یک سیستم نیاز به خاصیت خاصیت ارتجاعی و بی تحرک دارد.

سؤالبه طور خلاصه بین نوسانات و ارتعاشات تمایز قائل شوید.

جوابتفاوت بین نوسانات و ارتعاشات محدود است. هنگامی که فرکانس حرکت نسبتاً کمتر است ، به آن نوسان گفته می شود. با این حال ، هنگامی که فرکانس زیاد است ، به آن لرزش گفته می شود.

سؤالحرکت دوره ای را تعریف کنید؟

جوابهنگامی که حرکت یک شی در دوره های منظم تکرار می شود ، به آن حرکت دوره ای گفته می شود.

سؤالچرا انرژی مکانیکی در یک سیستم نوسان واقعی کاهش می یابد؟

جوابانرژی مکانیکی در یک سیستم نوسان واقعی به دلیل نیروهای خارجی مانند نیروی کشیدن کاهش می یابد. این نیروهای خارجی انرژی مکانیکی را به انرژی حرارتی تبدیل می کنند.

سؤالبین حرکت تناوبی و یک دوره تمایز قائل شوید؟

جوابحرکت دوره ای را می توان به عنوان تکرار در فواصل منظم زمان تعریف کرد. با این حال ، یک دوره کوتاهترین فاصله زمانی است که پس از آن حرکت تناوبی تکرار می شود.

سؤالچگونه حرکت دایره ای یکنواخت و حرکت هارمونیک ساده می تواند مرتبط باشد؟

جوابحرکت دایره ای یکنواخت را می توان به عنوان دو SHM که عمود بر یکدیگر اتفاق می افتد در نظر گرفته شود.

سؤالرزونانس چیست؟

جوابهنگامی که نیروی محرکه که روی یک جسم عمل می کند نزدیک به فرکانس طبیعی نوسان است ، افزایش دامنه وجود دارد. این پدیده رزونانس نامیده می شود.

پاسخ های کوتاه [2 علامت]

سؤالتوضیح دهید که چرا یک هواپیمای عبوری گاهی اوقات باعث می شود پنجره های خانه های ما جنجالی شود؟

جوابهنگامی که امواج صوتی از یک هواپیما به لیوان ویندوزهای ما برخورد می کند ، باعث لرزش آنها می شود. این به دلیل نوسانات اجباری است. به همین دلیل است که ویندوزهای ما در صداهای بلند مانند عبور هواپیما می چرخند.

سؤالحرکت هارمونیک ساده را تعریف کنید.

جوابهنگامی که بدن در حال نوسان است و نیرویی که روی آن عمل می کند مستقیماً با جابجایی از موقعیت متوسط آن متناسب است ، به عنوان حرکت هارمونیک ساده شناخته می شود. نیرویی که روی شیء عمل می کند ، در هر نقطه ، همیشه به سمت میانگین موقعیت هدایت می شود.

سؤالبین نوسانات اجباری و آزاد تمایز قائل شوید.

جوابهنگامی که نوسانات در فرکانس طبیعی آنها رخ می دهد ، آنها به عنوان نوسانات آزاد شناخته می شوند. به دلیل نیروهای میرایی طبیعی ، آنها با گذشت زمان از بین می روند. هنگامی که نوسانات با کمک یک نیروی خارجی رخ می دهد تا از بین نرود ، به عنوان نوسانات اجباری شناخته می شود.

سؤالقلب انسان به طور متوسط 75 ضربه در دقیقه می تپد. دوره و فرکانس آن را ارزیابی کنید.

جوابفرکانس ضربان قلب انسان = 75/(1 دقیقه) = 75/(60 ثانیه) = 1. 25 s-1 = 1. 25 هرتز دوره زمان t = 1/(1. 25) = 0. 8 ثانیه

سؤالآیا عملکرد گناه ωt - cos ωt نشان دهنده حرکت هارمونیک ساده است؟اگر بله ، دوره زمانی را ذکر کنید؟

جوابتابع sin ωt - cos ωt = sin ωt - sin ( ( pi ) /2 - ωt)

= 2 cos ( ( pi ) /4) sin (ωt - ( pi ) /4)

= ( sqrt2 ) sin (ωt - ( pi ) /4)

این عملکرد یک حرکت هارمونیک ساده را با یک دوره t = 2π /Ω و یک زاویه فاز ( - ( pi ) /4) نشان می دهد.

پاسخ های طولانی [3 علامت]

سؤالفرکانس چیست؟واحد و فرمول S. I آن را توضیح دهید.

جوابتعداد کل نوساناتی که یک شیء در مورد میانگین موقعیت آن در هر واحد زمان ایجاد می کند ، به عنوان فرکانس شناخته می شود. واحد S. I آن هرتز یا HZ است که به نام دانشمند هاینریش رودولف هرتز نامگذاری شده است که کشف امواج رادیویی را انجام داده است. علاوه بر این ، می توان آن را با فرمول زیر تعریف کرد.

فرکانس ، V = 1/T (جایی که T دوره زمانی است.)

سؤالطول یک آونگ ساده ، که در چند ثانیه کیک می کند ، چقدر است؟(مثال حل NCERT)

جوابدوره زمانی یک آونگ ساده توسط ،

t = 2؟ ( sqrt l بیش از g )

از این رابطه یکی می شود ،

دوره زمانی یک آونگ ساده ، که ثانیه ها را می کشد ، 2 ثانیه است.

بنابراین ، برای g = 9. 8 ms؟ ² و t = 2 s ،

l = (9. 8 x 2 over4 x 3. 14^2 )

سؤالبدن دارای SHM دامنه 5 سانتی متر و مدت 0. 2 ثانیه دارد. هنگامی که جابجایی 5 سانتی متر است ، شتاب و سرعت را پیدا کنید.

جوابداده شده،

جابجایی ، x = 5cm = 0. 05m

دامنه ، a = 5cm = 0. 05m

دوره زمانی ، t = 0. 2s

بنابراین ، شتاب ، a = -2 (x)

= - [2T] 2 (x)

= - [20. 2] 2 (0. 05) = - 52 متر بر ثانیه 2

سرعت ، v = a 2 - x 2

= [2T] (0. 05) 2 - (0. 05) 2

= [2T] 0 = 0

سؤالبین نوسانات مرطوب و بدون فشار تمایز قائل شوید. تصویری را نشان می دهد و برچسب گذاری می کند.

جوابدر یک سیستم هارمونیک ساده ، هنگامی که نوسان با کاهش دامنه با زمان انجام می شود ، چنین نوسانات به عنوان نوسانات مرطوب شناخته می شوند. در یک سیستم هارمونیک ساده ، هنگامی که نوسان با دامنه ثابت انجام می شود که با گذشت زمان تغییر نمی کند ، چنین نوسانات به عنوان نوسانات بدون فشار شناخته می شوند.

نوسان مرطوب و بدون فشار

پاسخ های بسیار طولانی [5 علامت]

سؤالبدن با SHM با توجه به معادله (در واحدهای SI) ، x = 5 cos [2π T + π/4] نوسان می کند. در t = 1. 5 ثانیه. طبق معادله ، موارد زیر را ارزیابی کرده است: (الف) جابجایی ، (ب) سرعت (ج) شتاب بدن.(مثال حل NCERT)

جوابفرکانس زاویه ای ω از بدن = 2π

دوره زمانی t = 1 ثانیه.

(الف) جابجایی = (5. 0) cos [(2π) × 1. 5 + π/4]

(ب) با استفاده از معادله v (t) = ωa sin (ωt + φ) ،

سرعت بدن = - (5. 0) (2π) گناه [(2π) × 1. 5 + π/4]

(ج) با استفاده از معادله v (t) = ddt x (t) ،

شتاب بدن = - (2π) ² جابجایی

سؤالپارامترهای مهم حرکت هارمونیک ساده را تعریف کنید؟

جواباز پارامترهای مختلف ، چند مورد در زیر ذکر شده است ،

1. دامنه - بزرگی جابجایی حداکثر ذره ای که وظیفه اجرای SHM را بر عهده دارد ، به دامنه گفته می شود.
2. جابجایی - جابجایی یک جسم یا بدن را می توان به سادگی به عنوان مسافت کل طی شده توسط آن از موقعیت تعادل یا فاز آن تعریف کرد.
3. فاز - برای یک SHM معین ، اگر دامنه ثابت باشد ، سرعت و موقعیت ذرات در هر زمان t توسط (T + 0) داده می شود. این عملکرد به عنوان فاز شناخته می شود.
4. فرکانس زاویه ای - برای یک بدن که حرکت دوره ای را اجرا می کند ، فرکانس زاویه ای محصول فرکانس و 2 است.
5. شتاب - برای بدنه ای که SHM را اجرا می کند ، شتاب سرعت تغییر سرعت در هر لحظه از زمان است.
6. سرعت - سرعت اساساً عملکرد زمان است. می توان آن را به عنوان نرخ تغییر جابجایی در هر مقطع زمانی مشخص تعریف کرد.

سؤالیقه 5 کیلوگرم به چشمه ای از بهار ثابت 500 نانومتر در متر وصل شده است. بدون اصطکاک بر روی میله افقی می چرخد. یقه از موقعیت تعادل آن با 10. 0 سانتی متر جابجا شده و آزاد می شود. محاسبه (الف) دوره نوسان ، (ب) حداکثر سرعت و (ج) حداکثر شتاب یقه؟(مثال حل NCERT)

جواب(الف) دوره نوسان. t ، توسط معادله داده شده است

(ب) سرعت یقه اعدام SHM توسط ،

v (t) = aΩ گناه (ωt + φ)

حداکثر سرعت توسط ،

= 1 ms - ¹ و در x = 0 رخ می دهد

(ج) برای تعیین شتاب یقه در جابجایی x (t) از تعادل توسط ،

= 500 n/m 5 kg × 0. 1m

= 10 متر در ثانیه - و در اندامها رخ می دهد.

همچنین بررسی کنید:

CBSE CLASS XII سوالات مرتبط

پسری با جرم 50 کیلوگرم در یک انتهای یک قایق با طول 9 متر و 400 کیلوگرم در حال ایستاده است. او به سمت دیگر می دوید ، پایان. مسافتی که از طریق آن مرکز توده سیستم Boat Boy حرکت می کند

• کلاس CBSE XII
• فیزیک
• مرکز جرم