الموجات المستعرضة هي تضاغط وتخلخل

بواسطة:
الموجات المستعرضة هي تضاغط وتخلخل

الموجات المستعرضة هي تضاغط وتخلخل

نعرض لكم في مخزن الإجابة حول الموجات المستعرضة هي تضاغط وتخلخل أم لا حيث يتم التساؤل من قبل الطلاب حول ما إذا كان ذلك الجواب حول الموجات المستعرضة صحيح أن أنه غير صحيح، والموجات في علم الفيزياء هي أحد أشكال نقل الطاقة إذ أن تلك الموجات تنتقل هي والطاقة من مكان لمكان آخر بغير إزاحة بشكل دائم لجزيئات الوسط، بمعنى أن الكتلة لا تنتقل خلال انتقال الموجة، في حين أن جسيمات الوسط تتحرك بطريقة موازية أي عمودية مع اتجاه حركة الموجة حول موقع ثابت، وبالفعل فإن السؤال حول الموجات المستعرضة وما إذا كانت تضاغط وتخلخل هي إجابة صحيحة.

تعريف الموجة

لكي يتم التعرف على مفهوم الموجة بشكل واضح من الممكن أن يتم إجراء تجربة بسيطة ولا تتطلب سوى بعض من الماء وحجر صغير، حيث إنه من خلال إلقاء ذلك الحجر في بعض الماء يلاحظ تحرك الماء وتلك الحركة يطلق عليها اسم (الحركة الموجية)، حيث إن الماء سوف ينزل نحو الأسفل قليلاً، وباتجاه الأعلى قليلاً، كما ستتحرك الماء في اتجاه اليمين، واتجاه اليسار قليلاً أيضاً.

تلك الحركة تتكرر وعليها يتكون بعض من الموجات، ومن الممكن كذلك أن تكون تلك الموجات أكثر وضوحاً من خلال إضافة كرة مجوفة خفيفة لكي تطفو أعلى سطح الماء، يليها يتم إلقاء الحجارة الصغيرة بالماء، ومن ثم سوف يتم ملاحظة ما سبق ذكره من حركات، ولن تؤثر محصلة تلك الحركات بموقع الكرة، وهو ما يرجع إلى عودة المياه لنقطة بداية التموج المعروفة بنقطة الاستقرار، وإن حدث تغيير في موقع الكرة فهو نتيجة ما تكتسبه من طاقة حركية تم انتقالها لها عن طريق الموجة.

أنواع الموجات

من الممكن أن يتم تصنيف الموجات وفقاً لمعيارين مختلفين، وعلى هذا فهناك اثنان من التصنيفات المختلفة للموجات وأنواعها، أول المعيارين هو ما يتوقف على الاتجاه الذي تنتشر الموجة به، في حين أن المعيار الثاني يتوقف على ما تتطلبه الموجة لوسط يقوم بحملها أو أنها لا تتطلب ذلك، وسوف نوضح المقصود من كلا المعيارين فيما يلي:

تصنيف الموجات وفقاً لاتجاه انتشارها

يمكن تقسيم الموجات لاثنان من الأقسام الرئيسية، ذلك القسمين هما الموجات الطولية والموجات المستعرضة، وفيما يلي إيضاح لكل منها:

  • الموجات الطولية: تتشكل الموجة الطولية من تخلخل واحد وتضاغك واحد، وفي مثال على ذلك يمكن ذكر موجة الصوت حيث سوف يكون التضاغط بها انضغاط لجزيئات الهواء ومن ثم اقترابها فيما بينها، في حين أن التخلخل ما هو إلا التباعد الذي يحدث ما بين جزيئات الهواء فيما بينها.
  • الموجات المستعرضة: تتشكل الموجات المستعرضة من قاع وقمة، مثل أن يتم أخذ موجة مائية، فإن تلك الموجة سوف تظهر على هيئة انخفاض وارتفاع بمستوى الماء، وهو ما يطلق عليه القمة والقاع.

وكما ذكر فيما سبق من الممكن أن يتم تصنيف الموجات وفقاً للاتجاه الذي تنتشر به، حيث إن الموجات الطولية تنتشر في الاتجاه نفسه الذي تنتشر به الموجة، إذ أن كل من اتجاه التموج، وانتشار الموجة هو الاتجاه ذاته، بمعنى أن الموجات الطولية تكون موازية لتموج الوسط، في حين تنتشر الموجة المستعرضة بصورة عمودية على الموجة، بمعنى أنها تتحرك عمودياً بتموج الوسط.

وفي ذلك الصدد يُذكر أن هناك نوع من ذلك التصنيف من الأمواج يطلق عليه اسم (الأمواج السطحية)، والحركة بتلك الأمواج عند سطح الوسط تكون حركة دورانية وتقل تلك الأمواج كلما اتجهت بالوسط عميقاً.

تصنيف الأمواج وفقاً للوسط

في ذلك التصنيف من الممكن أن يتم تقسيم الأمواج إلى تصنيفين، أحدهما يتطلب وسط لكي ينتقل، والثاني لا يتطلب وسط بمعنى أنه من الممكن له الانتقال بالفراغ، أما الصنف الذي يحتاج إلى وسط ينتقل به يطلق عليه اسم (الأمواج الكهرومغناطيسية) إذ أن تلك الأمواج لا تحتاج وسط لكي تنقل الطاقة من مكان إلى مكان آخر، وفي مثال على ذلك يذكر الضوء المرئي المنبعث من الشمس والذي يمر خلال الفراغ وصولاً إلى الأرض.

في حين أن الصنف الثاني يطلق عليه الأمواج الميكانيكية وهي النوع من الأمواج الذي لا يتطلب وسط لكي يتمكن من نقل الطاقة التي يحملها من مكان إلى مكان آخر، مثل الأمواج الصوتية.

الفرق بين الموجات الطولية والمستعرضة

إن الموجة ما هي إلا اضطراب يترتب عليه نشر الطاقة من مكان لمكان آخر بغير نقل لأي مادة، وهناك فرق بين كل من الموجات الطولية والموجات المستعرضة، يتضح من خلال الاطلاع على التالي:

  • الموجة الطولية: الوسيط بتلك الموجة أو القناة يتحرك في الاتجاه ذاته فيما يتعلق بالموجة، وفي تلك الحالة تتحرك الجسيمات من اتجاه اليسار إلى اتجاه اليمين، وبالتالي فإنها تلزم غيرها من الجيسيمات على أن تهتز.
  • الموجة المستعرضة: الوسيط في هذه الموجة أو القناة يتحرك بشكل عمودي على اتجاه الموجة، وفي الحالة هذه تبدأ الجسيمات في التحرك باتجاه الأعلى والأسفل، أما الموجات فإنها تتحرك بطريقة أفقية.

خصائص الموجات

من المتعارف عليه حول حركة الطاقة بدءاً من النقطة التي تصل بها بالموجات إلى النقطة الأخرى بأنها عبارة عن اضطراب يتم من خلاله نشر الطاقة عبر وسيط، إذ تميل تلك الجسيمات للتحرك خلال أي مكان مع عبور الموجة أو الموجات، وعلى الرغم من ذلك لا يتوافر للجسيم حركة صافية، وهو ما يشير إلى أنه في حالة مرور الموجة، يعود الجسيم لمكانه الأصلي، وعلى ذلك فإن لكل من الموجات الطولية والمستعرضة خصائص تميزها سوف نعرضها فيما يلي:

خصائص الموجات الطولية

  • يتم بالموجات الطولية إزاحة الجسيمات مع اتجاه الموجة المتنقلة بحركة متوازية.
  • بالموجات الطولية حركة الجسم مع حركة الطاقة تكون في معظم الأحيان متوازية.
  • تقوم الجسيمات بنقل الطاقة من نقطة لأخرى عن طريق الاهتزاز بخط اتجاه انتشار الموجة.
  • أفضل مثال يمكن طرحه على الموجات الطولية هو موجات الصوت، هل ما ينتقل عبر الخلخلة والضغط، ومن الممكن أن يتم الحصول على موجة طولية عن طريق سحب خيط سميك ودفعه في اتجاه أفقي.

خصائص الموجات المستعرضة

إزاحة الجسيم بالموجات المستعرضة يكون باتجاه عمودي على الاتجاه الذي تنتشر به الموجة، إلى جانب أن تلك الموجات تتحرك في معظم الأوقات بطريقة جانبية عندما تتحرك الجسيمات في اتجاه الأعلى والأسفل، وسوف نعرض فيما يلي أبرز الخصائص المميزة للموجات المستعرضة:

  • حين يكون هناك انتشار في الموجات المستعرضة فإن الموقع الخاص بها من حيث الخصائص المتعلقة بالضغط والكثافة يكونوا ثابتين.
  • يكون انتشار الموجات المستعرضة ممكناً في حالة واحدة فقط ألا وهي المواد الصلبة، أي أنه لا يمكن أن يحجث لا في السوائل أو الغازات، كذلك فإن هذا النوع من الموجات من الممكن أن يبدي ظاهرة الاستقطاب فقط بالمكان نفسه، وهو ما يطلق عليه مستوى الاهتزاز، أو الاستقطاب.
  • يتوقف على ما يتمتع به الوسط من صلابة انتشار الموجات المستعرضة.
  • يعد دورياً ما يتكون من قمم وقيعان نموذجية بالموجات المستعرضة على حاله.

وحدة قياس سرعة الموجة

يقصد بسرعة انتشار الموجة تلك السرعة التي تتحرك الموجة بها سواء تمت تلك الحركة بالوسط الناقل أو في الفراغ، ومن الممكن التفكير بها باعتبارها السرعة التي تقوم بها الموجة على توليد نفسها مرة أخرى، ويتم قياسها بواسطة وحدات قياس السرعة، وهي عبارة عن وحدات قياس الطول والتي يتم تقسيمها على وحدات قياس الزمن، وهنا تكون السرعة مقاسة عن طريق نظام الوحدات العالمي والتي يُرمز لها بالرمز (v)، والتي غالباً ما يتم حسابها بوحدة المتر لكل ثانية، (م/ث).

وبذلك نكون قد تعرفنا في مخزن على أن الموجات المستعرضة هي تضاغط وتخلخل، كما وقد ذكرنا خصائص كل نوع من تلك الموجات والفرق بينهما، وفي الختام نتمنى أن يكون المقال قد أفادكم.

 

المراجع

1

2