الموجة الطولية والمستعرضة
تعريف مفهوم الموجة :
هى اضطراب يتحرك أو ينتشــر فى الوسط بسرعة معينة .
فإذا أسقطنا حجرا فى ماء ساكن فإن سطح الماء عند نقطة سقوط الحجر سيبدأ فى الاهتزاز إلى أسفل و إلى أعلى و هكذا حركة توافقية بسيطة و لكن هذا الاهتزاز لا يتوقف على نقطة سقوط الحجر بل سينتشر مع الزمن و بسرعة معينة فى المنطقة حول هذه النقطة و تبدأ كل نقطة من النقاط فى هذه المنطقة فى الاهتزاز . و الجدير بالذكر هنا أن نوضح أنه لا توجد حركة انتقالية للمــاء أى انتقال كميات من الماء مع انتشار الموجة و لكن ذلك الذى ينتشر أو يتحرك هو ذلك الاضطراب الذى حدث فى سطح الماء عند إسقاط الحجر فيه . و من أهم خصائص الموجات أيضا أن الموجة تحمل معها طاقة من مكان إلى آخر فسطح الماء بعيدا عن نقطة سقوط الحجر والذى كان ساكنا أصبح الآن يهتز أى انتقلت إليه الطاقة .
كذلك الصوت عبارة عن موجات تتولد عند اهتزاز الأجسام مثل اهتزاز فرعى الشوكة الرنانة و مثل اهتزاز وتر الجيتار أو الحبال الصوتية فى الإنسان أو اهتزاز غشاء سماعة الراديو . والصوت مثله مثل موجات الماء يحتاج لانتقاله إلى وسط يحمل هذه الموجات و قد يكون الوسط غازا أو سائلا أو صلبا. و الذى يحدث فى حالة الموجات الصوتية هو أنه عند طرق شوكة رنانة مثلا يضغط فرع الشوكة على الهواء الملاصق له وهذا يسبب زيادة ضغط الهواء و تسمى المنطقة التى يزداد فيها ضغط الهواء منطقة تضاغط و تنتشر هذه المنطقة بعيدا عن فرع الشوكة و تسرى نبضة تضاغط فى الهواء بسرعة معينة هى سرعة الصوت فى الهواء. و عندما يتحرك فرع الشوكة إلى الناحية الأخرى مكملا الإهتزازة يتسع الحيز المقابل له و يقل ضغط هذه المنطقة عن الضغط الجوى حيث تتوزع الجزيئات متباعدة عن بعضها و تسمى هذه المنطقة منطقة تخلخل و تنتشر منطقة التخلخل هذه لتعقب نبضة التضاغط . و باستمرار اهتزاز فرع الشوكة الرنانة تتعاقب نبضات التضاغط والتخلخل فتهتز جزيئات الهواء على شكل حركة توافقية بسيطة و تكون هذه الحركة على خط انتشار الموجة أى أن الصــوت ينتشر على شكل موجات طوليـــة .
وانتشار الصوت لا يصاحبه حركة انتقالية للهواء كما يحدث عند انتقال الرياح . فعندما نسمع صوتا من سماعة مثلا فإن جزيئات الهواء التى تتضاغط و تتخلخل بسبب اهتزاز غشاء السماعة ليست هى الجزيئات التى تؤثر على طبلة الأذن و لكن مع انتشار نبضات التضاغط و التخلخل فى موجة الصوت بعيدا عن المصدر المهتز فإن جزيئات الهواء تعمل حركة توافقية بسيطة حول نقط ثابتة و هى بذلك تتصادم مع الجزيئات المجاورة وبذلك تنتقل نبضات التضاغط و التخلخل إلى الأمام إلى أن تصل إلى طبلة الأذن .
الموجة المستعرضة :
إذا كانت جسيمات الوسط تتحرك باتجاه عمودي بالنسبة لاتجاه حركة الموجة فإن الموجة تكون مُستعرِضة. وإن تجربة هز الحبل نحو الأعلى والأسفل تعتبر مثالاً على هذا النوع من الموجات، إن حركة الحبل نحو الأعلى والأٍسفل هي حركة مستعرضة ، وتنتقل الطاقة خلالها من يدنا إلى الطرف الآخر، في حين يكون اتجاه حركة الحبل (الوسط) عمودياً، كان الانزياح المؤقت يتحرك نحو الأعلى والأسفل على شكل هضاب ووديان.
تنقسم الموجات الطولية إلى قسمين رئيسيين:
موجات كهرومغناطيسية وموجات ميكانيكية. الأغلبية هي موجات ميكانيكية، حيث أن الموجات الكهرومغناطيسية أساسا هي موجات عرضية إلا أنه في بعض الحالات النادرة وتحت ظروف خاصة (مثل في موجة البلازما) من الممكن أن تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في صورة موجات طولية.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
قارن بين الموجات الطولية والمستعرضة :
الموجات المستعرضة
الموجات الطولية
1-تتحرك جسيمات الوسط بصورة عمودية على خط انتشار الطاقة .
1- تتحرك جسيمات الوسط بموازاة خط الانتشار .
2- تنتقل طاقتها دون انتقال غي دقائق الوسط ( بواسطة القمة والقاع) .
2-تنتقل طاقتها دون انتقال دقائق الوسط ( بواسطة التخلخل والتضاغط ) .
3-يتطلب في انتشارها وسط مرن ( قوة التماسك بين الجزيئات تكفي لكي يتحرك الجزيء المهتز بصورة عمودية على خط الانتشار) .
3-يتطلب في انتشارها أي وسط ( صلب – سائل- غاز ) أي سيكفي لانتشارها توفر قوة صدم للجزيئات فتؤثرعلى الجزيئات المجاورة بتحركها بصورة موازية لخط الانتشار .
4ـ من الأمثلة على الموجات المستعرضة : الموجات عبر الأوتار المهتزة عرضيا
4ـ من الأمثلة على الموجات الطولية : الموجات التضاغطية في النابض الحلزوني الموجات الصوتية في الهواء.
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
مصطلحات متعلقة بالحركة الموجية
الإزاحة : هي بعد الجسم في أي لحظة عن موضع سكونه أو اتزانه الأصلي
سعة الاهتزازة Amplitude : هي أقصى إزاحة للجسم المهتز عن موضع سكونه أو هي المسافة بين نقطتين في مسار حركة الجسم تكون سرعته في إحداهما أقصاها وفي الأخرى منعدمة .
الاهتزازة الكاملة Complete Oscillation : هي الحركة التي يعملها الجسم المهتز في الفترة الزمنية التي تمضي بين مروره بنقطة واحدة في مسار حركته مرتين متتاليتين في اتجاه واحد .
الزمن الدوري Periodic Time : هو الزمن الذي يستغرقه الجسم المهتز في عمل اهتزازه كاملة .
التردد Frequency : هو عدد الاهتزازات الكاملة التي يحدثها الجسم المهتز في الثانية الواحدة
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
يمكنكم من التالي :
