الحركة الموجية ( انواع الموجات )

[ابورزان]

1) تعريف الموجة

............................................. ..... ....

الموجة : هي اضطراب منتشر يقوم بنقل الطاقة في اتجاه انتشاره
أو :: هي اضطراب يحدث وينتقل وينقل الطاقة من نقطة إلى أخرى في اتجاه حركتها

............................................. ..... ......
2) أنواع الموجات

............................................. ..... ......

موجات مستعرضة Transverse Waves
هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجة وتتكون من قمم وقيعان ومن أمثلتها : الموجات عبر الأوتار المهتزة عرضيا

الموجات المسافرة ( الجارية ) هي الموجات التي تنتشر دون إعاقة ويسببها مصدر يتحرك حركة اهتزازية
أو هي الموجات التي يتم فيها انتقال الطور بسرعة محددة

القمة : Crest هي أعلى نقطة يصل إليها الاضطراب الموجي أو هي النهاية العظمى للإزاحة لجزيئات الوسط في الاتجاه الموجب
القاع : Trough هي أسفل نقطة يصل إليها الاضطراب الموجي أو هي النهاية العظمى للإزاحة لجزيئات الوسط في الاتجاه السالب
في الموجة المسافرة تهتز جزيئات الوسط حول مواقع اتزانها ولكن لا تنتقل مع الطور أو مع الطاقة التي تنقلها الموجات

............................................. ..... ......

موجات طولية Longitudinal Waves
هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه موازي لاتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من تضاغطات وتخلخلات ومن أمثلتها : الموجات التضاغطية في النابض الحلزوني الموجات الصوتية في الهواء



أولا : انتقال موجات التضاغط Compression
عند تحرك المصدر المهتز يضغط على السلك فتقترب اللفة الأولى من الثانية والثانية من الثالثة وهكذا أي يحدث تضاغط وينتقل عبر الملف حتى نهايته
ثانيا : انتقال موجات التخلخل
عند تحرك المصدر المهتز لليسار تبتعد اللفة الأولى عن الثانية ثم الثالثة وهكذا أي يحدث تخلخل ينتقل عبر الملف حتى نهايته
ومع استمرار المصدر تسري في الملف نبضات متتالية متلاحقة من التضاغطات والتخلخلات ويسمى هذا الاضطراب بالموجات الطولية

التضاغط : هو تقارب جزيئات الوسط معا
التخلخل : هو تباعد جزيئات الوسط عن بعضها
طول الموجة الطولية هو المسافة بين مركزي تخلخلين متتاليين أو مركزي تضاغطين متتاليين

الموجات الميكانيكية Mechanical Wave

الموجات الميكانيكية هي الموجات التي تتطلب وسط مادي تنتشر فيه مثل موجات الماء وموجات الصوت والموجات في الأوتار المهتزة

شروط الموجات الميكانيكية
1 - وجود مصدر اهتزاز أو متذبذب [ بندول الساعة ( البندول البسيط ) - شوكة رنانة مهتزة - وتر مهتز - ثقل معلق في ملف زنبركي أثناء اهتزازه ]
2 - حدوث نوع من الاضطراب ينتقل من المصدر إلى الوسط
3 - وجود وسط مادي مرن ينتقل خلاله هذا الاضطراب
كيفية انتقال الموجات الميكانيكية
عندما يهتز المصدر بكيفية معينة تهتز أجزاء الوسط المحيط به بنفس الكيفية فينتقل هذا الاهتزاز من نقطة الى أخرى في الوسط بانتظام على هيئة حركة موجية
مصطلحات الحركة الاهتزازية
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

التردد = 1 / الزمن الدوري

معنى ذلك أن التردد × الزمن الدوري = 1

............................................. ..... ......

موجات سطحية Surface Waves

وهي الموجات التي تنشأ نتيجة احتكاك الرياح مع سطح البحر وتتكون عندما يكون هناك وسطين كالماء والهواء .. ومن أمثلتها : البحر

............................................. ..... ......
3) مواصفات الموجات

............................................. ..... ......

1- الطول الموجي
في الموجات المستعرضة :
هو المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين أو أي نقطتين متتاليتين لهما نفس الطور
أو هو أقصر بعد بين نقطتين متطاورتين

في الموجات الطولية :
هو المسافة بين مركزي تضاغطين متتاليين أو مركزي تخلخلين متتاليين أو أي نقطتين متتاليتين لهما نفس الطور
أو هو أقصر مسافة بين مركزي تكثفين أو تخلخلين متجاورين
وحدة قياس طول الموجة هي المتر (م)

معادلة لمعرفة طول الموجة :
v ÷ f =
: طول الموجة أو الطول الموجي
v : سرعة الموجة
f : تردد الموجة
المعادلة من اليسار الى اليمين

............................................. ..... ......

2- تردد الموجة f
التردد Frequency أو التواتر:هو مقدار تكرر الموجة الواحدة ذات الطول الموجي المتفق عليه في كل وحدة زمن .
كما يمكننا ان نقول بان التردد هو عدد الاهتزازات الكاملة التي يحدثها المصدر في الثانية
أو هو عدد الأمواج التي تمر بنقطة معينة في مسار الحركة الموجية في الثانية الواحدة
ماذا نعني بان تردد شوكة رنانة 200 هيرتز ؟
المعنى أنه يصدر عن هذه الشوكة 200 موجة في الثانية الواحدة تنتشر في الوسط المحيط

معادلة لقياس تردد الموجة :
تردد الموجة = سرعة الموجة ÷ طول الموجة
أو
التردد = عدد الموجات ÷ الزمن

وحدة قياس تردد الموجة هي الهيرتز

............................................. ..... ......

3- سعة الموجة
المطال أو السعة Amplitude او الشدّة القصوى للموجة : هو القيمة المطلقة لأعلى مسافة إزاحة تحدثها الموجة ، ويمكن تخيلها بأعلى ارتفاع تصله موجة تنتقل في حبل ، أو أعلى فرق ضغط يحدثه صوت ما في الهواء (بإهمال تضائل شدة الصوت مع المسافة).
في هذه الصورة (y) هي التردد
في الموجة المستعرضة :
هي المسافة بين خط الاصل والقمة أو القاع
في الموجة الطولية :
هي حجم الانضغاط الموجود في الموجة

............................................. ..... ......

4- السرعة v
هى المسافة التي تقطعها الموجة في وحدة الزمن وتنتج عندما نضرب تردد الموجة في الطول اي الهيرتز في المتر فتنتج سرعة الموجة او عدد الامتار في الثانية (م\ث) وكلما زاد الطول الموجي مع ثبوت سرعتها فإن التردد ينخفض والعكس صحيح

سرعة الموجة = تردد الموجة × طول الموجة
معادلة اخرى :
سرعة الموجة = المسافة المقطوعة ÷ الزمن

............................................. ..... ......

5- مسائل وحلول
س1) موجة يبلغ ترددها 2 هيرتز وسرعتها 14 م/ث أوجد طولها الموجي ؟؟
ج1) قانون طول الموجة هو : v ÷ f = (من اليسار لليمين)
طول الموجة = السرعة ÷ التردد
طول الموجة = 14 ÷ 2
طول الموجة = 7 م

س2) أوجد سرعة الموجة علما بأن التردد = 5 هيرتز .. الطول = 3 أمتار
ج1) قانون سرعة الموجة هو :
سرعة الموجة = طول الموجة × التردد
سرعة الموجة = 3 × 5
سرعة الموجة = 15 م/ث

............................................. ..... ......







4) خصائص الموجات

..........................................

الانعكاس :
انعكاس الموجة : ارتداد الموجة في نفس الوسط عندما تقابل سطحا عاكسا
الشعاع الساقط : هو الشعاع الذي يصل الى السطح العاكس
الشعاع المنعكس : هو الشعاع الذي يرتد عن السطح العاكس


زاوية السقوط : هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس
زاوية الانعكاس : هي الزاوية المحصورة بين الشعاع المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس

انعكاس الصوت [ هو ارتداد الموجات الصوتية عندما تقابل سطحا عاكسا ] Reflection of Sound

الصدى Echo
هو ظاهرة تكرار سماع الصوت الناشيء عن الانعكاس

قانونا الانعكاس Laws of Reflection
القانون الأول :
زاوية السقوط = زاوية الانعكاس

القانون الثاني :
الشعاع الضوئي الساقط والشعاع الضوئي المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس تقع جميعا في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس

............................................. ..... ......

الانكسار :

انكسار الموجة : هو تغير اتجاه الموجة عندما يجتاز السطح الفاصل بين وسطين شفافين مختلفين
السطح الفاصل : هو السطح الذي يفصل بين وسطين شفافين مختلفين في كثافة الموجة
كثافة الموجة لوسط ما : هي قدرة الوسط على كسر الموجة عند نفاذها فيه
الشعاع الموجي الساقط : هو الشعاع المتجه الى السطح الفاصل ويقابله في نقطة السقوط
زاوية السقوط : هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل
الموجة المنكسرة : هو المسار الجديد للموجة في الوسط الثاني بعد نفاه من السطح الفاصل
زاوية الانكسار : هي الزاوية المحصورة بين الشعاع المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل

قانونا الانكسار
القانون الاول :
النسبة بين جيب زاوية السقوط في الوسط الأول وجيب زاوية الانكسار في الوسط الثاني نسبة ثابتة لهذين الوسطين وتسمى معامل الانكسار من الوسط الأول إلى الوسط الثاني

القانون الثاني :
الشعاع الضوئي الساقط والشعاع الضوئي المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل تقع جميعا في مستوى واحد عمودي على السطح الفاصل

............................................. ..... ......

الحيود :
الحيود هو انحراف الموجات عن اتجاه انتشارها الاصلي حول حافة الحاجز أو حول حافتي قتحة صغيرة
لا تقتصر ظاهرة الحيود على نوع معين من الموجات

تفسير ظاهرة الحيود

تفسر هذه الظواهر بأن الحاجز يقطع قسما من صدر الموجة المتحركة ومن مبدأ هيجنز يمكن استنتاج أن ظاهرة الحيود يسببها تداخل الموجات البدائية عند حدود جبهة الموجة المنقطعة بالحاجز ونلاحظ أنه كلما كان حجم الحاجز أو الفتحة صغيرا بالمقارنة بطول الموجة كلما كانت ظاهرة الحيود أكثر وضوحا

الحيود في الضوء

بما أن أطوال موجات الاشعاع الضوئي صغيرة جدا لذلك لا يمكن مشاهدة الحيود في الضوء الا على مسافة كبيرة من الحاجز أو الفتحة
ولذلك لا تبدو ظاهرة الحيود في الامواج الضوئية للعين بسبب صغر طول موجات الضوء المستخدم
وفي البرنامج نلاحظ حيود الضوء من شق مفرد اتساعه صغير جدا وتظهر هدب الحيود على شكل مناطق مضيئة واخرى معتمة وتقل شدتها تدريجيا كلما ابتعدنا عن المركز
ملاحظة
عندما يكون حجم الحاجز أو الفتحة مقاربا بالقياس لطول الموجة نشاهد الحيود بقرب الحاجز مباشرة أما عندما يكون الحاجز كبيرا مقارنة بطول الموجة يمكن أن نشاهد الحيود ولكن على مسافة أكبر من الحاجز
التفسير
يفسر ماسبق أن التغيرات في جبهة الموجة التي يحدثها الحاجز تكون أكثر ظهورا كلما ابتعدنا عن الحاجز وبالتالي كلما كان حجم الحاجز أكبر كلما شوهدت ظاهرة الانعطاف ــ الحيود ــ على مسافة أبعد منه بشرط أن تكون طاقة الموجات كبيرة بدرجة كافية لكي يكون انعطافها وحيودها واضحا

............................................. ..... ......

لكم التحية

[اهلاوي مووت]

مبدع دائماً الله يسعدك

تقبل مروري وتقديري

[ابورزان]

شكرا اهلاوي على مرورك الكريم

[الرهيب]

الله يعطيك العافيه ياخوي
ولك مني فائق الشكر والتقدير

[ابورزان]

شكرا لمرورك اخي الرهيب