الفرق بين الموجات الطولية والمستعرضة

مسائل على

الموجات الطولية والمستعرضة

هناك مجموعة من المسائل على كلًا من الموجات الطولية والمستعرضة، والتي تؤدي إلى فهم أكثر لخصائص كلتاهما، وفي ما يلي بعض المسائل وحلولها: [4]

المسألة

خلال حفل موسيقي محلي، يتم تجهيز مكبر صوت من أجل إنتاج أصوات رئيسية ذو نبرة منخفضة مع نطاق تردد من حوالي 20 هرتز وحتى 200 هرتز، والتي تسطيع تشكيلها على هيئة موجات جيبية،


كما أنه في نموذج أكثر بساطة، يسهُل نمذجة الموجات الصوتية التي تقوم السماعة بإنتاجها على أنها أنبوب أسطواني مغلق من طرف واحد ينتقل خلال الهواء بسرعة v = 331ms + 0.6ms (T)، إذ أن (T) تعتبر درجة الحرارة بالدرجة المئوية.

الحل

الإجابة الصحيحة أنها موجات طولية:

الموجات الصوتية هي عبارة عن موجات طولية، حيث إن الموجات تقوم بالانتشار من خلال ضغط وخلخلة في وسطها، حيث


يطلق عليها اسم الموجات الطولية، إذ أن الجسيمات في الوسط التي تنتقل عن طريقه الموجة، تتأرجح بشكل متوازي مع الاتجاه الخاص بالحركة،


وبديلًا لهذا تتأرجح الموجات المستعرضة بطريقة عمودية على اتجاه الحركة،


كما أن الأمثلة المنتشرة للموجات المستعرضة هي


الطاقة الضوئية


.

المسألة

أجزاء الموجة

الأمواج هي عبارة عن أحد الطرق التي يمكن عن طريقها نقل الطاقة بين المخازن، كما


يمكن وصفها بأنها اهتزازات حول وضعية الراحة،


فعلى سبيل المثال


تؤدي الموجات الصوتية إلى اهتزاز جزيئات الهواء ذهابًا وإيابًا،


كما ينتج عن التموجات عادةً اهتزاز جزيئات الماء لأعلى ولأسفل


نحو هذه التذبذبات، وهو يعد الفرق بين الموجات العرضية أو الطولية،


بالإضافة إلى أنه في

الطول الموجي

، تكون الاهتزازات موازية للاتجاه الخاص بحركة الموجة، وكذلك


في الموجات المستعرضة، تكون الاهتزازات على شكل زاوية قائمة على اتجاه انتقال الموجة،




إلى جانب ذلك يمكن تجزأة الموجة عن طريق وصف المصطلحات الآتية: [5]

• 
  
  
  الإزاحة:
  
  وهي المسافة التي قامت نقطة معينة بقطعها في الوسط بدايةً من وضع السكون.
  
  
• 
  
  
  وضع الراحة:
  
  وهو الوضع غير المضطرب للجسيمات أو الحقول حينما تتوقف عن الاهتزاز.
  
  
• 
  
  
  الحوض الصغير:
  
  وهو عبارة عن أدنى نقطة أسفل وسط الراحة.
  
  
• 
  
  
  الذروة:
  
  وتمثل أعلى نقطة أعلى وسط الراحة.
  
  
• 
  
  
  الطول الموجي:
  
  وهو المسافة التي تعمل دورة بأكملها من الموجة على تغطيتها، وفي الغالب تقاس بدايةً من القمة أو حتى من القاع.
  
  
• 
  
  
  الاتساع:
  
  وهو الحد الأقصى لإزاحة نقطة موجة من مكان سكونها.
  
  
• 
  
  
  التردد:
  
  عبارة عن عدد الموجات التي تمر بالنقطة كل ثانية.
  
  
• 
  
  
  الفترة الزمنية:
  
  وتتمثل في الوقت الذي تستغرقه دورة كاملة للموجة، وتُقاس غالبًا من القمة وصولًا إلى القمة، أو من أدنى نقطة وحتى القاع.
  
  

إظهار الموجات المستعرضة

تدل الموجة المستعرضة على وجود موجة متحركة تكون اهتزازاتها في وضع متعامد على المسار الخاص بالانتشار،


بالإضافة إلى هذا، فإن أفضل مثال لموجة مثل هذه هو الموجة التي يتم تكوينها على غشاء الطبل،


وإلى جانب يتم انتشار الموجات في اتجاهات متوازية مع مستوى الغشاء، كما أن الحدوث المنتشر للموجات المستعرضة يكون في المواد الصلبة ذات المرونة، وتؤدي التذبذبات في الحالات مثل هذه إلى إزاحة الجسيمات الصلبة في مواضع بعيدة عن موقع استرخاءها، في الاتجاه الذي يعتبر عموديًا على انتشار الموجة. [6]