فیزیک دوازدهم ریاضی

  1. حرکت بر خط راست
  2. دینامیک و حرکت دایره ای
  3. نوسان و موج
  4. برهمکنش‌های موج
  5. آشنایی با فیزیک اتمی
  6. آشنایی با فیزیک هسته ای

فیزیک دوازدهم تجربی

  1. حرکت بر خط راست
  2. دینامیک
  3. نوسان و امواج
  4. آشنایی با فیزیک اتمی و هسته ای

فصل 1 : حرکت بر خط راست (حرکت شناسی)

در اولین فصل از فیزیک دوازدهم دبیرستان به مبحث حرکت شناسی می‌پردازیم. حرکت شناسی به دنبال شناخت قوانین حرکت و پیش بینی وضعیت آینده یک جسم متحرک، از نظر مکان ، سرعت و شتاب آن است.

در سطح فیزیک دبیرستان به بررسیِ حرکت‌های یک بعدی که روی خط راست حرکت می‌کنند می‌پردازیم و دو نوع حرکت را بررسی خواهسم کرد:

  1. حرکت با سرعت ثابت روی خط راست (حرکت یکنواخت)
  2. حرکت شتابدار با شتاب ثابت روی خط راست

البته در انتهای فصل سقوط آزاد را به عنوان نوع دیگری از حرکت شتابدار با شتاب ثابت بررسی خواهیم کرد که این بخش فقط مختص داتش آموزان رشته ریاضی است.

تعاریف مهم

مکان

محل قرارگیری متحرک بر روی محور مختصات در هر لحظه (فاصله متحرکت تا مبدا مختصات)

مکان اولیه

مکانی که متحرک از آنجا (آن نقطه) حرکت خود را آغاز کرده است

مبدأ مختصات

مبدأمکان / جایی که مکان برابر با صفر است

مسافت

طول مسیری که متحرکت طی می‌کند (عدی که کیلومتر شمار خودرو نشان می‌دهد)

جابجایی

تفاضل مکان آخر از مکان اول (تفاضل مکان بعدی از مکان قبلی)

سرعت متوسط

نسبت جابجایی به زمان سپری شده

تندی متوسط

نسبت مسافت طی شده به زمان سپری شده

معادله مکان (مکان – زمان / x-t)

معادله (یا تابعی) است که مکان متحرک را در لحظه از زمان پیش بینی می­کند

نمودار مکان – زمان

نموداری است که مکان متحرک را در هر لحظه نمایش می دهد. در واقع با داشتن این نمودار می­‌توانیم مکان و زمان متحرک را به راحتی رصد کنیم

حرکت شتابدار

متحرکی که بردار سرعت آن تغییر می‌­کند حرکتش شتابدار است ؛ تغییر در بردار سرعت به سه شکل اتفاق می­‌اُفتد:

  1. تغییر در مقدار(اندازه) سرعت
  2. تغییر در جهت سرعت
  3. تغیر در اندازه و جهت سرعت

شناخت حرکت

آشنایی با نکات نمودارهای حرکت بر خط راست راهگشای حل مسائل حرکت شناسی است. مجموعۀ کاملِ این نکات برای هر سه نمودارِ مکان، زمان و شتاب در صفحه آموزش حرکت شناسی بارگزاری شد.

فصل 2 : دینامیک و حرکت دایره ای

فصل دوم فیزیک دوازدهم با عنوان دینامیک و حرکت دایره‌ای، عامل حرکت را بررسی می‌کند. شتاب موضوع مشترک بین فصل اول و دوم فیزیک دوازدهم است. در این فصل با انواع نیروها آشنا می‌شوید، قوانین نیوتن را می‌آموزید و ازآنها در حل مسأله و محاسبه شتاب اجسام استفاده می‌کنید .

انواع نیروهایی که در این فصل دوم از فیزیک دوازدهم خواهید شناخت:

  1. نیروی تماسی
  2. نیروی گرانش (وزن)
  3. نیروی عمودی تکیه گاه
  4. نیروهای اصطکاک (ایستایی و جنبشی)
  5. نیروی کشسانی فنر
  6. نیروی کشش طناب
  7. نیروی مقاومت هوا

قانون گرانش، تکانه و دینامیکِ حرکت دایره‌ای از دیگر مباحث این فصل هستند که در مورد هر کدام به تفصیل صحبت خواهد شد.

تعاریف مهم

قوانین نیوتن

قانون اول نیوتن

 اگر نیروهای وارد بر یک جسم متوازن باشد ؛ جسم وضعیت قبلی خود را حفظ می‌کند ، یعنی اگر ساکن باشد ، ساکن می‌ماند و اگر درحال حرک با سرعت ثابت در مسیر مستقیم باشد ، به حرکت خود در همان وضعیت ادامه می‌دهد

قانون دوم نیوتن

جسم در جهت برآیند نیروهای وارد بر آن شتاب می‌گیرد ؛ شتاب جسم با نیروی خالص وارد بر آن نسبت مستقیم و با جرم جسم نسبت وارون دارد

قانون سوم نیوتن

هرگاه جسمی به جسم دیگر نیرو وارد کند ، جسم دوم نیز به جسم اول ، به مان اندازه و در خلاف جهت نیرو وارد می کند

انواع نیروها

نیروی گرانش (نیروی وزن)

نیرویی که از طرف زمین به اجسام وارد می‌شود و آنها را به سمت خود جذب می‌کند ، این نیرو با حرف W نمایش داده می‌شود و مقدار آن برابر است با حاصل‌ضرب جرم جسم (m)در شتاب گرانش زمین (g) : W=mg

نیروی عمودی تکیه گاه

هرگاه جسمی به سطحی تکیه داده و به آن نیرو وارد کند ، از طرف جسم نیز نیرویی به جسم وارد می‌شود ؛ این نیرو برخود سطح عمود و به سمت خارج سطح است . نیروی همودی تکیه گاه (سطح) را با FN نمایش می‌دهند

نیروی‌های اصطکاک ایستایی و جنبشی

وقتی تلاش می‌کنیم جسمی را روی سطحی به حرکت درآوریم، چه جسم حرکت کند و چه ساکن بماند، با مقاومتی روبه‌رو می‌شویم که به آن نیروی اصطکاک گویند

نیرویی اصطکاک ایستایی

اگر با هُل دادن جسمی، نتوانیم آن را حرکت دهیم، نیروی اصطکاک از نوع ایستایی است

نیرویی اصطکاک جنبشی

اگر در حینِ حرکتِ یک جسم، نیروی اصطکاک داشته باشیم، اصطکاک از نوع جنبشی است

نیروی مقاومت شاره

وقتی جسمی در یک شاره (مایع یا گاز) قرار دارد و نسبت به آن حرکت می‌کند از طرف شاره نیرویی در خلاف جهت حرکت جسم، به آن وارد می‌شود که به آن نیروی مقاومت شاره میگویند و معمولاً fDنشان می‌دهند. نیروی مقاومت شاره به بزرگی جسم، تندی آن و… بستگی دارد

نیروی تماسی

وقتی دو جسم  با یکدیگر در تماس باشند و به یکدیگر نیرو وارد کنند، نیروهای بین آنها را نیروی تماسی می‌گوییم

نیروی کشش ریسمان

نیرویی که یک ریسمان یا طناب را تحت کشش قرار می‌دهد، مانند نیروی کشش کابل آسانسور

این نیرو را با حرف T نمایش می‌دهیم زیرا اولین حرف کلمۀ Tension به معنای کشش است

نیروی الکتریکی و مغناطیسی

نیروی بین دو بار الکتریکی: دو بار الکتریکی هم‌نوع(هم نام) یکدیگر را می‌رانند (دفع می کنند) و دو بار الکتریکی ناهم‌نوع یکدیگر را می‌ربایند(جذب می کنند)

نیروی بین دو ماده مغناطیسی: دو قطب هم نام یکدیگر را می‌رانند (دفع می کنند) و دو قطب ناهم‌نام یکدیگر را می‌ربایند(جذب می کنند)

قانون گرانش

نیروی گرانش بین دو جسم با حاصلضرب اندازۀ جرم دو جسم نسبت مستقیم و با مجذور فاصلۀ آنها از یکدیگر نسبت وارون دارد

تکانه

حاصل‌ضرب جرم جسم در سرعت آن

حرکت دایره ای یکنواخت

حرکت روی مسیر دایره ای با تندی ثابت

دوره تناوب

مدت زمان یک دور زدن کامل

بسامد

تعداد دور (گردش) کامل در یک ثانیه

بسامد زاویه ای

نسبت تغییرات زاویه بر حسب زمان

شتاب مرکز گرا

در حرکت دایره‌ای، شتاب به سمت مرکز دایره است

فصل 3 : نوسان و موج

تعاریف مهم

دوره تناوب

زمان یک رفت و برگشت کامل در یک حرکت نوسانی که با حرف T نمایش داده می‌شود، واحد اندازه گیری دوره تناوب ، ثانیه است

بسامد (فرکانس)

تعداد نوسان در هر ثانیه را بسامد (فرکانس) می‌گوییم . نماد آن در فیزیک f است و واحد آن نیز هرتز (Hz) است

بسامد زاویه ای

نسبت تغییر فاز یک نوسان به تغییرات زمان را بسامد زاویه ای می‌گویند ، واحد اندازه گیری آن رادیان بر ثانیه است

دامنه نوسان

بیشترین میزان فاصلۀ یک نوسانگر از وضع عالی خود را دامنه نوسان می‌گویند ، نماد آن A و واحد آن متر (m) است

نوسان دوره‌ای

نوسان هایی را که هر چرخه آن در دورهای دیگر دقیقاً تکرار شود  نوسان های دوره ای می نامند

نوسانگر هماهنگ ساده(SHM)

 به نوسان های سینوسی، حرکت هماهنگ ساده (SHM) گفته می شود

آونگ (پاندول)

آونگ ساده شامل وزنۀ کوچکی به جرم m (موسوم به وزنه آونگ) است که از نخی بدون جرم  و کش نیامدنی به طول  L که سر دیگر آن ثابت شده، آویزان است

سرعت نوسانگر

نوسانگر وزنه – فنر

جرمی که با یک فنر نوسان می کند.  جسم متصل به فنری که روی سطح افقی بدون اصطکاکی قرار گرفته است و یک نمونه معروف از حرکت هماهنگ ساده است

انرژی نوسانگر

انرژی جنبشی نوسانگر هماهنگ ساده

انرژی جنبشی این سامانه نیز به جرم قطعه متصل به فنر و تندی آن بستگی دارد  و  برابر با K=½ mV²­ است. با افزایش جابه جایی از  نقطه تعادل، تندی کاهش می یابد و  انرژی جنبشی سامانه نیز کم می شود، طوری که در نقاط بازگشتی  x =     ±A که تندی صفر می شود انرژی جنبشی سامانه به صفر می رسد. بیشینه تندی در نقطۀ تعادل  x = 0 رخ می دهد و  بنابراین انرژی جنبشی نیز در این نقطه بیشینه می شود

انرژی پتانسیل نوسانگر هماهنگ ساده

 وقتی فنری فشرده یا کشیده می شود در سامانۀ جرم ــ فنر انرژی پتانسیل کشسانی ذخیره می شود، به طوری که با افزایش جابه جایی از  نقطه تعادل (جایی که فنر نه فشرده  و  نه کشیده شده است) این انرژی پتانسیل افزایش می یابد. بنابراین انرژی پتانسیل سامانه جرم ــ فنر در نقاط بازگشتی ( x= ±A)بیشینه و در  نقطه تعادل (x= 0 )برابر صفر است

انرژی مکانیکی نوسانگر هماهنگ ساده

بسامد طبیعی

نوسانگر (مثلاً جرم ــ فنر یا آونگ ساده) با انحراف از وضع تعادل با بسامدی معین شروع به نوسان می کند.  به بسامد این نوسان ها بسامد طبیعی گفته می شود

نوسان واداشته

نوسانگر ها می توانند با اعمال یک نیروی خارجی، با بسامدهای دیگری نیز به نوسان درآیند. به چنین نوسانی، نوسان واداشته گفته می شود و بسامد این نوسان را با
fdنمایش می دهند

تشدید

اگر نوسانگری با بسامد واداشته به نوسان درآید به طوری که بساند نوسان واداشته با بسامد طبیعی نوسانگر یکی شود به مرور دامنه نوسان بیشتر و بیشتر خواهد شد که به این پدیده، تشدید می‌گویند

تَپ

موج

موج مکانیکی

هر  گاه  در  ناحیه ای  از  یک  محیط  کشسان، ارتعاشی  به وجود  آید، موجب پدید  آمدن ارتعاش های پی در پی دیگری می شود که از محل شروع ارتعاش دور و دورترند، و به این ترتیب موج مکانیکی  به‌وجود می‌آید

موج الکترومغناطیسی

امواجی که برای انتقال نیاز به محیط مادی ندارند مانند نور، امواج رادیویی، اشعه ایکس، پرتوهای گاما و …

موج طولی

هر گاه راستای انتشار موج با راستای ارتعاش (نوسان) یکی باشد موج طولی است

موج عرضی

هرگاه راستای انتشار موج به راستای ارتعاش (نوسان) عمود باشد، موج عرضی است

موج پیش رونده

موج ایستاده

دامنه موج

بیشینه فاصلۀ یک ذره از مکان تعادل، دامنه موج نامیده می‌شود. که همان فاصلۀ قله یا دره نسبت به سطح آرام یا ساکن است

طول موج

مسافتی که موج در طی یک دوره تناوب طی می‌کند

تندی انتشار موج

شدت صوت

شدت یک موج صوتی (I) در یک سطح، برابر با آهنگ متوسط انرژی ای است که توسط موج به واحد سطح، عمود بر راستای انتشار صوت می رسد یا از آن عبور می کند

تراز شدت صوت

ارتفاع

بلندی

اثر دوپلر

فصل 4 : برهم‌کنش های موج

تعاریف مهم

پرتو تابش

پرتو بازتابش

بازتاب موج

زاویه تابش

زاویه بازتابش

قانون بازتاب عمومی

بازتاب منظم

بازتاب پخشنده (نامنظم)

پژواک

شکست موج

قانون شکست عمومی

ضریب شکست

قانون اسنل

تداخل امواج

پاشندگی نور

سراب

پراش موج

تداخل امواج

اصل برهم نِهی امواج

تداخل سازنده

تداخل ویرانگر

نقش تداخلی

موج ایستاده در ریسمان کشیده

گره

شکم

موج ایستاده در لوله های صوتی

تشدیدگر هلمهولتز

فصل 5 : آشنایی با فیزیک اتمی

تعاریف مهم

اثر فوتوالکتریک

وقتی نوری با بسامد مناسب مانند نور فرا بفش به سطحی بتابد ، الکترون هایی از آن گسیل (تابش) می شوند ، این پدیدۀ فیزیکی را اثر فوتور الکتریک و الکترون های جدا شده از سطح فلز را فوتو الکترون می نامند

فوتون

انیشتین در نطریۀ فوتو الکتریک – باتوجه به کارهای قبلی پلانک در زمینه تابش گرمایی اجسام – فرض کرد که نور با بسامد f را می توان به صورت مجموعه ای از بسته های انرژی در نظر گرفت .هر بسته انرژی یک فوتون نام دارد.

ضعف های فیزیک کلاسیک در توجیه پدیده فوتو الکتریک

  1. انتظار می رفت که این پدیده با هر بسامدی رخ دهد
  2. فیزیک کلاسیک پیش بینی می کند که با افزایش شدت نور فرودی ، باید الکترون با انرژی جنبشی بیشتری از فلز خارج می شود

نکات مهم فوتو الکتریک

  1. وقتی نور تکفام بر سطح فلزی می تابد ، هر فوتون صرفا با یکی از الکترون های فلز بر هم کنش می کند
  2. بخشی از از انرژی فوتون صرف جدا کردن الکترون و مابقی آن به انرژی جنبشی الکترون خارج شده تبدیل می شود .
  3. فوتوالکترون الکترون های جدا شده از سطح فلز در پدیدۀ فوتوالکتریک را فوتو الکترون می نامند

انرژی فوتون

انرژی فوتون به فرکانس نور تابیده شده بستگی دارد و از  رابطۀ زیر محاسبه می گردد

ثابت پلانک

h=6/63×10-34Js

معادله فوتو الکتریک

K=hf-W0

تابع کار فلز

w0=hf0
کمینه کار لازم برای خارج کردن یک فوتوالکترون از سطح یک فلز معین که آن را با w0 نمایش می دهند

بسامد آستانه (f0)

در پدیدۀ فوتوالکتریک ، کمترین بسامدی که به ازای آن الکترون از سطح فلز جدا می شود

طیف خطی

تابش گرمایی

همه اجسام در هر دمایی که باشند ، از خود امواج الکترومغناطیسی گسیل (نشر) می کنند که به آن تابش گرمایی می گویند

طیف گسیلی پیوسته (طیف پیوسته)

امواج تابش شده از سطح یک جسم جامد (مثل رشته داغ یک لامپ روشن) که شامل گسترۀ پیوسته ای از طول موج هاست

طیف گسیلی خطی

معادله بالمر

معادله ریدبرگ

مدل اتمی رادرفورد -بور

شعاع بور

مدار مانا (حالت مانا)

حالت پایه

حالت برانگیخته

انرژی یونش

گسیل خودبخودی (گسیل القایی)

وارونی جمعیت

ترازهای شبه پایدار

فصل 6 : آشنایی با فیزیک هسته‌ای

تعاریف مهم

نوکلئون

به هر کدام از ذرات سازندۀ هستۀ اتم (پروتون با نوترون)یک نوکلئون می گویند

عدد اتمی

تعداد پروتون های سازندۀ یک اتم خاص که در پایین سمت چپ نشانۀ شیمیایی عنصر نوشته می شود

عددجرمی

مجموع پروتون ها و نوترون های (مجموع نوکلئون های) یک اتم

ایزوتوپ

به اتم‌های یک عنصر که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوت دارند

نیروی هسته ای

انرژی بستگی هسته‌ای

کاستی جرم هسته

پرتوزایی طبیعی

پرتوزایی آلفا

پرتوزایی بتا

پرتوزایی گاما

نیمه عمر ماده پرتوزا

شکافت هسته‌ای

هسته دختر

هسته مادر

غنی سازی

گداخت (هم‌جوشی) هسته‌ای

فهرست