حلول مراجعة عامة والتفكير الناقد والكتابة في الفيزياء

مراجعة عامة:

58. المذياع. محطة إذاعية FM تبث موجاتها بتردد 94.5 MHz، ما مقدار طول الهوائي اللازم للحصول على أفضل استقبال لهذه المحطة؟

1.59 m

59. إذا كان طول هوائي هاتف خلوي 8.3 cm فما مقدار التردد الذي يرسل ويستقبل عليه هذا الهاتف؟ لعلك تذكر من المسألة 57 أن الهوائيات ذات الطرف الواحد - ومنها المستخدم في الهاتف الخلوي - تولد قوة دافعة كهربائية عظمى عندما يكون طولها مساوي ربع الطول الموجي للموجة التي ترسلها وتستقبلها.

9 × 10⁸ Hz

60. سرع جسيم مجهول بتطبيق فرق جهد مقداره 1.5x10²V، إذا دخل هذا الجسيم مجالاً مغناطيسياً مقداره 50 mT وسلك مسار منحني نصف قطره 9.8 cm فما مقدار النسبة q/m؟

1.25 × 10⁷ $\frac{C}{kg}$

التفكير الناقد:

61. تطبيق المفاهيم. تستخدم العديد من محطات الشرطة الرادار لضبط السائقين الذين يتجاوزون السرعة المسموح بها، والرادار جهاز يستعمل إشارة كهرومغناطيسية ذات تردد كبير لقياس سرعة جسم متحرك، وتردد إشارة الرادار المرسلة معلوم، وعندما تنعكس هذه الإشارة المرسلة عن الجسم المتحرك تلتقط من قبل الرادار، ولأن الجسم متحرك بالنسبة إلى الرادار لذا يكون تردد الإشارة المستقبلة مختلفاً عن تردد الإشارة المرسلة، وتسمى هذه الظاهرة إزاحة دوبلر، فإذا كان الجسم متحركاً نحو الرادار كان تردد الموجة المستقبلة أكبر من تردد الموجة المرسلة، ما مقدار سرعة الجسم المتحرك إذا كان تردد الموجة المرسلة 10.525GHz وكان للموجة المستقبلة إزاحة دوبلر مقدارها 1850 Hz؟

v_الهدف = c F_دوبلر / .2F_بث

حيث _هدفv: سرعة الهدف ($\frac{m}{s}$)

c: سرعة الضوء ($\frac{m}{s}$)

_دوبلرf: إزاحة تردد دوبلر (Hz)

_بث f: تردد الموجة المرسلة (Hz)

26.4

62. تطبيق المفاهيم. كتب طارق قصة خيال علمي تسمى (الرجل الخفي) وفيها يشرب الرجل جرعة دواء فيصبح غير مرئي، ثم يستعيد طبيعته مرة أخرى، وضح لماذا لا يستطيع الرجل غير المرئي الرؤية؟

لترى يجب أن تستكشف الضوء، وهذا يعني أن الضوء سوف يمتص أو ينعكس بصورة أساسية، سيكون الشخص غير المرئي شفافاً، لذلك سيمر الضوء خلال العين دون امتصاص أو انعكاس.

63. تصميم تجربة. إذا طلب إليك أن تصمم مطياف كتلة باستخدام المبادئ التي نوقشت في هذا الفصل، لكن باستخدام أداة إلكترونية بدل الفيلم الفوتوغرافي، وتريد فصل الجزيئات الأحادية التأين (1+) ذات الكتل الذرية 175 بروتوناً عن الجزيئات ذات الكتل الذرية 176 بروتوناً، وكانت المسافة الفاصلة بين الخلايا المتجاورة في الكاشف الذي تستخدمه 0.1 mm، ويجب أن تسرع الجزيئات بتطبيق فرق جهد 5000 v على الأقل؛ حتى يتم الكشف عنها، فما قيم كل من V، B، r التي يجب أن تكون لجهازك.

عند تصميم مطياف الكتلة يمكنك أن تختار أي قيمة ل B وV بحيث لا تقل عن 5000V ولان q/m ثابتة، فإن V ستتناسب مع ${\mathbf{B}}^2{\mathbf{r}}^2$.

الكتابة في الفيزياء:

64. اكتب تقريراً في صفحة أو صفحتين تبين فيه عمل جهاز التحكم عن بعد لكل من التلفاز والفيديو وجهاز DVD، والذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء، اشرح لماذا لا يحدث تداخل بين الأجهزة عند استخدام جهاز التحكم عن بعد المتعدد الأغراض، يجب أن يحوي تقريرك مخططات وأشكالاً.

تستخدم أجهزة التحكم مدى محدداً من ترددات الأشعة تحت الحمراء المعدلة، والمضمنة في صورة نبضات، ويولد كل زر في الجهاز سلسة خاصة من النبضات القصيرة أو الطويلة، إن المدى الواسع للترددات المستخدمة في أجهزة التحكم المختلفة المصنعة من قبل شركات مختلفة ورموز النبضات الفريدة من نوعها التي يستخدمها كل جهاز عن بعد يجعل من المستبعد أن تتداخل هذه الأجهزة معاً.

مراجعة تراكمية:

65. سلك طوله 440 cm يحمل تيارا مقداره 7.7 A على مجال مغناطيسي، فإذا كانت القوة المؤثرة عمودياً في السلك 0.55 N، فما مقدار المجال المغناطيسي؟

0.016 T

66. إذا حرك سلك يمتد من الشمال إلى الجنوب نحو الشرق داخل مجال مغناطيسي يتجه إلى أسفل نحو الأرض، فما اتجاه التيار الحثي المتولد في السلك؟

شمال.