الفيزياء فصل ثاني

الحادي عشر خطة جديدة

icon

أهم ظواهر الموجات:

الانعكاس

عندما تثبيت طرف حبل في حاجز،  فإنه عند وصول الموجة إلى طرفه الآخر المثبت فإنها ستنعكس مقلوبة رأسيًّا؛ لأن الحبل يؤثر

 في الحاجز بقوة فعل، فيؤثر الحاجز في الحبل بقوة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه وبذلك انعكست الموجة مقلوبة رأسيًّا،

عندما تثبيت طرف حبل في حاجز بطريقة تسمح له بالحركة إلى الأعلى والأسفل، فإنه عند وصول الموجة إلى طرفه الآخر فإنها

ستنعكس معتدلة؛ لأن الحبل لم يؤثر في القضيب بقوة فعل، بل كان التأثير في الحلقة فاستجابت وتحركت إلى الأعلى، ثم عادت

إلى الأسفل، وبذلك انعكست الموجة معتدلة،

النفاذ

عند انتقال موجة من وسط لآخر  مثل انتقال موجة عند وصل حبلين مختلفين في السمك معا،

انتقال موجة من الحبل الرفيع إلى الحبل الغليظ: جز ء من الموجة  ينعكس عند نقطة الوصل مقلوبا، وكأنه انعكس عن حاجز ثابت،

والجزء الآخر يواصل تقدمه في الحبل الغليظ بشكل معتدل

انتقال موجة من الحبل الغليظ إلى الحبل الرفيع: جز ء من الموجة  ينعكس عند نقطة الوصل معتدلًا مثل الجزء النافذ

الحيود Diffraction هو ظاهرة انتشار الموجات عند مرورها بالقرب من حاجز أو خلال فتحة ضيقة لحاجز، في حين تتقدم الموجة في

خط مستقيم عندما لا يوجد حواجز في طريقها.

التراكب Superposition ، يعني جمع الإزاحات الناتجة عن موجتين (أو أكثر) عند التقائهما في نقطة في الوسط الذي تنتقلان خلاله.

ويحدث التراكب في كلا النوعين؛ الموجات الطولية والموجات المستعرضة، ولكن يشترط أن تكون الموجتان من النوع نفسه.

مبدأ تراكب الموجات Principle of superposition: ينص على أنه عند حدوث تراكب موجتين؛ فإن الإزاحة الناتجة عند أي نقطة في الوسط

تساوي ناتج الجمع المتجهي للإزاحتين الناتجتين عن الموجتين وهما منفردتان. وقد يحدث تراكب موجتين لهما نفس التردد والطول الموجي

والسعة ومتفقتان في الطور،   أو موجتين لهما نفس التردد و الطول الموجي، لكن الفرق في الطور بينهما يساوي 180o .

التداخل البنّاء والتداخل الهدام: عندما تكون السعة الناتجة عن التقاء موجتين أكبر من السعة لكل منهما؛ نحصل على تداخل ُيسمى

تداخلا بنّاء وتكون سعة الموجة الناتجة عن التداخل البنّاء لموجتين متساويتين في السعة، تساوي ضعفي َ سعة أي من الموجتين.

وعندما تكون إزاحات الموجتين المتراكبتين

عند نقطة في الوسط متعاكستين؛ فإن نمط التداخل الناتج يسمى تداخلا هداما، في حال كانت الموجتان المتداخلتان متساويتين في السعة؛

تلغي إحدى الموجتين الأخرى،

فتكون الإزاحة المحصلة صفرا.

الموجات الموقوفة Standing waves هي أنماط موجية ثابتة الأشكال تنتج عن تراكب موجتين متساويتين في التر ّ دد والطول الموجي

والسعة، تنتقلان في اتجاهين متعاكسين في الوسط نفسه، والموجات الموقوفة لا تنقل الطاقة، بل تبقى بين طرفي الوسط،

سميت الموجة الموقوفة بهذا الاسم؛ لأنها لا تتقدم، فاهتزازها ناتج عن اهتزاز أجزاء الوتر بسعة تتغير من الصفر في مناطق العقد إلى

قيمتها العظمى (A) في مناطق البطون. 

إذا أثرنا بقوة دورية خارجية ذات تردد معين في هذه الأنظمة المهتزة، فإن سعة اهتزازها ستتزايد وتصبح قيمة عظمى؛ عندما يتساوى

تردد القوة الخارجية مع التردد الطبيعي للنظام،  تعرف هذه الظاهرة بالرنين Resonance ،

يعد الرنين مهما جدا بالنسبة إلى الآلات الموسيقية؛ وذلك لتضخيم الصوت الذي تصدره. وكذلك يراعى عند تصميم كثير من الآلات الأخرى

مثل بعض أجهزة التصوير الطبية؛ أن تعمل ضمن مجال رنين معين. 

وفي أنظمة أخرى، يكون الرنين ظاهرة غير مرغوب بحدوثها، فعند تصميم المباني يراعى ألا تحدث رنينًا عند حركة الرياح حولها، أو عند حدوث

الزلازل؛ فحدوث الرنين في المبنى عند اهتزازه يزيد من سعة الاهتزاز إلى درجة قد تسبب أضرارا في المبنى أو انهياره.