پرسش ۷-۳ فصل سوم فیزیک دوازدهم تجربی
در هر ردیف شکل روبهرو، جبهههای موج متوالی حاصل از یک چشمه را میبینید.
الف) تندی چشمهها را با هم مقایسه کنید.
ب) تندی هر چشمه را با تندی صوت مقایسه کنید.
پاسخ تشریحی و گام به گام پرسش ۷-۳ فصل سوم فیزیک دوازدهم تجربی
سلام! این شکلها پدیده خیلی معروفی به اسم **اثر دوپلر** رو نشون میدن. این پدیده توضیح میده که چرا وقتی آمبولانس به ما نزدیک میشه صداش زیرتر (فرکانس بالاتر) و وقتی دور میشه صداش بمتر (فرکانس پایینتر) به گوش میرسه. در اینجا، دایرهها **جبهههای موج** (مثلاً قلههای موج) هستن که از یک چشمه (منبع) صوت منتشر میشن.
**الف) مقایسه تندی چشمهها**
برای مقایسه سرعت چشمه (منبع) در حالتهای مختلف، باید ببینیم جبهههای موج چقدر در جهت حرکت فشرده شدن.
* **شکل (الف):** جبهههای موج دایرههای **هممرکز** هستن. یعنی مرکز تمام دایرهها یک نقطه است. این حالت وقتی اتفاق میفته که **چشمه ساکن** باشه و حرکتی نداشته باشه. پس $v_{\text{چشمه}} = 0$.
* **شکل (ب):** جبهههای موج در سمت راست به هم نزدیکتر (فشردهتر) و در سمت چپ از هم دورتر شدن. این یعنی چشمه **به سمت راست در حال حرکته**. اما خود موجها هنوز از چشمه جلوتر هستن.
* **شکل (پ):** فشردگی جبهههای موج در سمت راست **بسیار بیشتر** از شکل (ب) است. این یعنی چشمه با **سرعت بیشتری** نسبت به حالت (ب) در حال حرکت به سمت راسته.
* **شکل (ت):** اینجا اتفاق جالبی افتاده. همه جبهههای موج در یک نقطه در سمت راست روی هم جمع شدن. این یعنی سرعت چشمه اونقدر زیاد شده که دقیقاً با سرعت انتشار موج برابره و به موجهای جلوی خودش رسیده. به این پدیده **دیوار صوتی** یا **موج شوک** میگن.
**مقایسه تندیها:** با توجه به میزان فشردگی امواج، هر چی فشردگی بیشتر باشه، سرعت چشمه بیشتر بوده. پس:
**تندی در (ت) > تندی در (پ) > تندی در (ب) > تندی در (الف)**
$v_ت > v_پ > v_ب > v_الف = 0$
**ب) مقایسه تندی هر چشمه با تندی صوت**
حالا سرعت هر چشمه ($v_s$) رو با سرعت صوت ($v$) مقایسه میکنیم.
* **چشمه (الف):** ساکن است. پس $v_s = 0$. بدیهی است که $v_s < v$.
* **چشمه (ب) و (پ):** در این دو حالت، چشمه متحرکه ولی موجهای صوتی که تولید میکنه هنوز در همه جهات (حتی در جهت حرکت) ازش جلو میزنن و دور میشن. این یعنی چشمه از صوت **کندتر** حرکت میکنه. به این سرعتها **فروصوت (Subsonic)** میگن.
* در (ب): $v_s < v$
* در (پ): $v_s < v$
* **چشمه (ت):** چشمه دقیقاً با موجهای جلوی خودش حرکت میکنه و لبه موجها بر هم منطبق شده. این یعنی سرعت چشمه **دقیقا برابر** با سرعت صوت است.
* در (ت): $v_s = v$
*(نکته تکمیلی: اگر چشمه از صوت سریعتر حرکت میکرد، از موجهای خودش جلو میزد و یک موج مخروطی شکل به نام موج شوک ایجاد میکرد که در این شکلها نشون داده نشده. به این سرعتها **فراصوت (Supersonic)** میگن.)*
