مرداد ۱۴۰۵

امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی

سوالات و پاسخ‌های تشریحی امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی
همراه با بارم‌بندی و نکات کلیدی

۲۰ بارم کل۲۱ تعداد سوال۱۲۰ دقیقه زماندانلود PDF

سوال ۱۵ — سؤال ۱۵ امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی — مرداد ۱۴۰۵

۰.۵ بارم

عقرب ماسه‌ای امواج طولی و عرضی حاصل از حرکت طعمه را با فاصلهٔ زمانی 0.004 s0.004\ \mathrm{s} احساس می‌کند. اگر امواج عرضی با تندی vT=50 m/sv_T = 50\ \mathrm{m/s} و امواج طولی با تندی vL=150 m/sv_L = 150\ \mathrm{m/s} در سطح ماسه منتشر شوند، طعمه در چند متری عقرب قرار دارد؟

دیدن پاسخپاسخ این سوال همراه با حل تشریحی و نکات آموزشی
در یک قدمی شماست!پاسخ تشریحیبستن پاسخ

d=vL vTvL−vT Δt=150×50100×0.004=0.3 md = \dfrac{v_L\,v_T}{v_L - v_T}\,\Delta t = \dfrac{150\times 50}{100}\times 0.004 = 0.3\ \mathrm{m}

راه‌حل قدم‌به‌قدم

هر دو موج از جای طعمه شروع می‌شوند و فاصلهٔ یکسان dd را تا عقرب می‌پیمایند. موج طولی تندتر است و زودتر می‌رسد؛ موج عرضی دیرتر. زمان رسیدن هر موج:

tL=dvL,tT=dvTt_L = \frac{d}{v_L} \quad , \quad t_T = \frac{d}{v_T}

اختلاف این دو زمان همان 0.004 s0.004\ \mathrm{s} است:

Δt=tT−tL=dvT−dvL=d(150−1150)\Delta t = t_T - t_L = \frac{d}{v_T} - \frac{d}{v_L} = d\left(\frac{1}{50} - \frac{1}{150}\right) 150−1150=3−1150=175\frac{1}{50} - \frac{1}{150} = \frac{3 - 1}{150} = \frac{1}{75} 0.004=d75⇒d=75×0.004=0.3 m0.004 = \frac{d}{75} \Rightarrow d = 75 \times 0.004 = 0.3\ \mathrm{m}

پس طعمه در فاصلهٔ 0.30.3 متری (۳۰ سانتی‌متری) عقرب است. (همین نتیجه از رابطهٔ کلی d=vLvTvL−vTΔtd = \frac{v_L v_T}{v_L - v_T}\Delta t هم به دست می‌آید.)

این پاسخ مفید بود؟