شبكات جورومودا
محززات الحيود - المشاكل والحلول
1. تم إضاءة محزز يحتوي على 4000 شق لكل سنتيمتر بضوء أحادي اللون ، فأنتج خطًا ساطعًا من الرتبة الثانية بزاوية 30 درجة. ما هو طول موجة الضوء المستخدم؟ (1 أنغستروم = 10⁻¹⁰ متر )
معروف :
المسافة بين الشقوق (d) = 1 / (4000 شق / سم) = 0.00025 سم = 2.5 × 10⁻⁴ سم = 2.5 × 10⁻⁶ متر
الترتيب (ن) = 2
جا 30 درجة = 0.5
1 أنغستروم = 10⁻¹⁰ متر
الاصطدامات غير المرنة
لا ينطبق قانون حفظ الطاقة الحركية في التصادمات غير المرنة. وينطبق قانون حفظ الزخم في هذه التصادمات بشرط عدم وجود قوة خارجية تؤثر على الجسمين المتصادمين. في التصادم غير المرن، يلتصق الجسمان ببعضهما بعد التصادم.
مثال على السؤال 1.
جسمان لهما نفس الكتلة، وهي 1 كجم. يتحرك الجسم الأول على سطح مستوٍ بسرعة 10 م/ث ويصطدم بالجسم الثاني الساكن. بعد التصادم، يلتصق الجسمان ببعضهما. ما سرعة الجسمين بعد التصادم؟
التصادمات المرنة جزئياً
في التصادمات المرنة جزئيًا، ينطبق قانون حفظ الزخم، بينما لا ينطبق قانون حفظ الطاقة الحركية. عند حدوث التصادم، يتحول جزء من الطاقة الحركية إلى طاقة صوتية وحرارية وطاقة داخلية. يشير استخدام مصطلح "مرن" إلى أن الجسمين لا يلتصقان ببعضهما بعد التصادم، بل يرتد كل منهما عن الآخر.
ومن الأمثلة على التصادم المرن جزئياً التصادم أحادي البعد بين كرتين زجاجيتين أو كرتين من كرات البلياردو.
قانون حفظ الزخم الخطي
ينص قانون حفظ الزخم الخطي على أنه إذا لم تكن هناك قوة خارجية تؤثر على جسمين متصادمين، فإن زخم الجسمين قبل التصادم يساوي زخم الجسمين بعد التصادم.
p 1 + p 2 = p 1 ' + p 2 ' ………………….. المعادلة 1.4
م 1 فولت 1 + م 2 فولت 2 = م 1 فولت 1 ' + م 2 فولت 2 '
إذا التصق الجسمان ببعضهما بعد التصادم،
م 1 ضد 1 + م 2 ضد 2 = (م 1 + م 2 ) ضد'
تصادمات مرنة تمامًا
يُطلق على تصادم جسمين اسم التصادم المرن تمامًا إذا كانت كمية الحركة أو الطاقة الحركية لكل جسم قبل التصادم مساوية لكمية الحركة أو الطاقة الحركية لكل جسم بعد التصادم. بعبارة أخرى، ينطبق قانون حفظ كمية الحركة وقانون حفظ الطاقة الحركية في التصادمات المرنة تمامًا. يشير استخدام كلمة "مرن" إلى أن الجسمين لا يلتصقان ببعضهما بعد التصادم، بل يرتد كل منهما عن الآخر. وتبقى كمية حركة كل جسم محفوظة.
يتم الحفاظ على زخم كل جسم.
مبدأ الشغل والطاقة الميكانيكية
تنص نظرية الطاقة الحركية على أن الشغل الكلي أو الشغل الذي تقوم به القوة المحصلة يساوي التغير في الطاقة الحركية.
W net = TO t – TO o = 1⁄2 m(v t 2 – v o 2 )
الشغل الصافي = هناك نوعان من القوى، وهما القوة المحافظة والقوة غير المحافظة. وبالتالي، يمكن اعتبار الشغل الصافي مكونًا من الشغل المبذول بواسطة القوة المحافظة والشغل المبذول بواسطة القوة غير المحافظة.
W c + W nc = ΔKE
الشغل المبذول بواسطة القوى المحافظة طاقة الوضع
لاحظ جسمًا يتحرك رأسيًا لأعلى ثم يعود إلى موضعه الأصلي بعد بلوغه أقصى ارتفاع. عندما يتحرك الجسم رأسيًا لأعلى، يبذل وزنه شغلًا سالبًا عليه. ومع ازدياد ارتفاعه، تزداد طاقة وضعه التثاقلية. نستنتج من ذلك أن الشغل السالب الذي يبذله الوزن يساوي الزيادة في طاقة الوضع التثاقلية للجسم.
القوة المحافظة والقوة غير المحافظة
1. القوة المحافظة
1.1 الوزن (w)
لاحظ جسمًا يتحرك رأسيًا لأعلى حتى يصل إلى أقصى ارتفاع قبل أن يتحرك لأسفل نحو موضعه الابتدائي. عند تحركه رأسيًا لأعلى مسافة h، يكون وزنه معاكسًا في الاتجاه لاتجاه إزاحته. وبالتالي، يبذل الوزن شغلًا سالبًا على الجسم.
W = wh (cos 180 o ) = – wh = – mgh
بعد بلوغ الجسم أقصى ارتفاع، يتحرك لأسفل باتجاه موضعه الابتدائي بمقدار h. أثناء الحركة لأسفل، يكون اتجاه الوزن هو نفسه اتجاه الإزاحة. ولأنه في نفس اتجاه الإزاحة، فإن الوزن يبذل شغلاً موجباً.
مبدأ الشغل والطاقة الحركية
إذا أثرت قوة محصلة على جسم ما، فإن هذا الجسم يتعرض لتسارع (أي إزاحة). وعندما يتعرض الجسم لتسارع، تتغير سرعته. بعبارة أخرى، يرتبط الشغل المبذول بواسطة القوة المحصلة بسرعة الجسم الابتدائية والنهائية.
الشغل المبذول على جسم ما بواسطة قوة محصلة ثابتة هو:
W net = ΣF s
ينص قانون نيوتن الثاني على أنه إذا كانت هناك قوة محصلة تؤثر على جسم ما، فإن الجسم يتعرض لتسارع.
العمل الذي يتم بالقوة
1.1 تعريف العمل
إذا دفعتَ كتابًا على سطح طاولة حتى تحرك من مكانه، يُقال إنك بذلتَ شغلًا على الكتاب. وإذا سقط جسم على الأرض بفعل قوة الجاذبية، يُقال إن قوة الجاذبية بذلت شغلًا على الجسم. على النقيض، إذا دفعتَ جسمًا بكل قوتك حتى تعرقتَ بغزارة، لكن الجسم لم يتحرك إطلاقًا، يُقال إنك لم تبذل شغلًا عليه. في الحياة اليومية، قد يقول الناس إنك بذلتَ جهدًا كبيرًا بدفعك للجسم، لكن في الفيزياء، لا يُقال إنك بذلتَ شغلًا على الجسم لأنه لم يتحرك من مكانه.