الوسم: الاهتزازية

http://www.deyaa.org/physics2eg0001.html

وجدت هذه الدروس المفيدة للأستاذ أبو جعفر في منتديات العلوم الميسرة
فأحببت نقلها للفائدة …

******************************

الحركة الموجية ( الاهتزازية ) :

هي الحركة التي يصنعها الجسم المهتز على جانبي موضع سكونه أو اتزانه الأصلي مثل حركة البندول البسيط .

أو هي الاضطراب أو الحركة التي تحدث في الوسط عندما يتحرك كل جزء من أجزائه حركة اهتزازية تسري بالتتابع من نقطة إلى أخرى .
وتسمى الحركة الاهتزازية في أنقى صورها بالحركة التوافقية البسيطة.

س : هل لاحظت ما يحدث على سطح الماء عندما ترمي حجرا في بركة ماء؟

تشاهد اضطرابا على شكل دوائر يكون مركزها موضع سقوط الحجر ، وينتشر الاضطراب إلى أن يصل إلى جوانب البركة.

ما المقصود بالموجة؟

هي الاضطراب الذي ينتقل في اتجاه معين وبسرعة معينة ولا يستلزم ذلك انتقال جزيئات الوسط الذي تسري فيه الموجة ، بل إن الجزيئات تتحرك حركة اهتزازية دورية حول مواضع اتزانها – مواضع استقرارها – ، أي تتحرك حركة توافقية بسيطة يمكن تمثيلها بيانيا بالمنحنى الجيبي .

تعريف الموجة:

هي اضطراب لحظي ينتقل في الوسط المحيط بمصدر الاضطراب في اتجاه معين وبسرعة معينة ويقوم بنقل الطاقة في اتجاه انتشاره.

هل الموجة مادة؟

لا تعتبر الموجة مادة، ولكنها تسري خلال المادة دون أن يصحب ذلك انتقال المادة ، وتحمل الموجة الطاقة من مكان إلى آخر،تنتقل الطاقة من مكان لآخر بواسطة تحريك نقاط الوسط المتموج رغم أن جزيئات الوسط نفسه لا تنتقل من مكان إلى آخر في اتجاه انتشار الحركة الموجية.

جميع أشكال الحركة الموجية تنتقل من خلال الموجات.

تكون الموجات :

كيف تتكون الموجات؟
كيف تسري الموجات خلال الأوساط المختلفة؟

بسبب اهتزاز المصدر يحدث اضطرابا في الوسط المادي فتنتج عنه حركة موجية.

المصادر المهتزة:

من المصادر المهتزة :

اهتزاز وتر – اهتزاز فرعي شوكة رنانة – بندول بسيط مهتز – ملف زنبركي مهتز – غشاء طبلة مهتز – اهتزاز حبل – اهتزاز سطح الماء.

الموجات الميكانيكية :

هي الموجات التي تنشأ عن مصدر مهتز مثل الشوكة الرنانة أو الوتر المهتز ، وهي تحتاج إلى وسط مادي لانتقالها حيث تهتز جزيئات الوسط بنفس تردد المصدر المهتز وتقوم بنقل الطاقة في اتجاه انتشارها ، ولا يمكنها الانتشار في الفراغ مثل موجات الصوت .
وتسمى موجات مادية كذلك مثل حزمة من الإلكترونات ،أو حزمة من الأيونات

شروط الحصول على موجات ميكانيكية :

1 – وجود مصدر مهتز أو متذبذب .
2 – حدوث نوع من الاضطراب ينتقل من المصدر إلى الوسط المادي.
3 – وجود الوسط المادي المرن الذي يحمل هذا الاهتزاز.

الموجات الكهرومغناطيسية :

هي الموجات التي تنشأ نتيجة لاهتزاز مجالات كهربية ومجالات مغناطيسية متعامدة على بعضها وتنتشر في اتجاه واحد.
وهي لا تحتاج لوسط مادي لانتشارها حيث يمكنها الانتشار في الفراغ بسرعة ثابتة قدرها 3 × 10 8 م/ث
مثل موجات الضوء ، الأشعة السينية .

كيفية انتقال الموجات الميكانيكية :

عندما يهتز المصدر المهتز بكيفية معينة تهتز أجزاء الوسط المحيط به بنفس الكيفية ، وينتقل هذا الاهتزاز من نقطة إلى أخرى في الوسط على التتابع بانتظام على هيئة حركة موجية.

يمكن تصنيف الموجات الميكانيكية إلى نوعين هما :
1 – الموجات الطولية .
2 – الموجات المستعرضة.

أولا : الموجات الطولية

تزداد كثافة الهواء في مناطق التضاغط نتيجة لتقارب جزيئات الهواء ، وتقل في مناطق التخلخل نتيجة لتباعد جزيئات الهواء.

تعريف الموجات الطولية :
هى الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط المادي ذهابا وأيابا في نفس اتجاه حركة انتشار الموجة.
وهي تتكون من تضاغطات وتخلخلات .
مثل : موجات الصوت ، والموجات التضاغطية لزنبرك

التضاغط :
هو الموضع الذي تتقارب فيه جزيئات الوسط من بعضها.
التخلخل :
هو الموضع الذي تتباعد فيه جزيئات الوسط عن بعضها.
كل موجة طولية تتكون من تضاغطات وتخلخلات

انتقال الموجات الصوتية في الهواء :
ينتقل الصوت في الهواء أو أي غاز آخر على هيئة موجات طولية تتكون من تضاغطات وتخلخلات .
أي أن موجات الصوت تنتقل في الهواء على هيئة موجات طولية.

ثانيا : الموجات المستعرضة :

تعريف الموجة المستعرضة :
الموجات المستعرضة :
هى الموجات التى تهتز فيها جزيئات الوسط فى اتجاه عمودى على اتجاه انتشار الموجة .
وهي تتكون من قمم وقيعان.
مثل : موجات الماء – الموجات في حبل – الموجات الكهرومغناطيسية .

القمة : هي النقطة التي تمثل النهاية العظمى للازاحة في الاتجاه الموجب ، أي هي أعلى نقطة يصل إليها الإضطراب الموجي.
القاع : هو النقطة التي تمثل النهاية العظمى للازاحة في الاتجاه السالب ، أي أخفض نقطة يصل إليها الإضطراب الموجي.
كل موجة مستعرضة تتكون من قمم وقيعان.

الموجات المائية :
على سطح الماء :
تتحرك جزيئات الماء عند السطح حركة اهتزازية إلى أعلى وإلى أسفل عموديا على اتجاه انتشار الموجة ، أي يحدث على سطح الماء موجات مستعرضة .
في عمق الماء :
بينما تتحرك جزيئات الماء في عمق السائل في نفس الوقت في اتجاه حركة الموجة مكونة موجة طولية.

انتقال الموجات في المواد المختلفة:
قد وجد أن كلا من الموجات الطولية والموجات المستعرضة يمكن إحداثها في الأجسام الصلبة إلا أن سرعة انتشار الموجات الطولية في المواد الصلبة تكون دائما أكبر من سرعة انتشار الموجات المستعرضة فيها وذلك بسبب كبر قوى التماسك بين جزيئات المواد الصلبة.
بينما تحدث موجات طولية فقط في كل من السوائل والغازات ، نظرا لأن السوائل والغازات ليس لها مرونة القص أي الاستجابة للتغير في ترتيب طبقات المادة ، أي إنه لحدوث موجات مستعرضة فإن ذلك يستلزم وجود حد معين من قوى التماسك بين جزيئات الوسط وهذا الحد لا يتوافر في السوائل والغازات.

الموجات الدورية
هي الموجات التي تتكرر بانتظام بكيفية واحدة في فترات زمنية متساوية

إذا كان الإضطراب الذي يكون الموجة ناتجا عن الاهتزاز الذي يتكرر كل فترة زمنية معينة تعرف الموجة عندئذ بأنها موجة دورية ويمكن وصفها بالطول الموجي والتردد.

الحركة الاهتزازية : هي حركة دورية يتحرك فيها الجسم المهتز إلى جانبي موضع استقراره ( إتزانه ) بالتناوب بحيث يكون زمن الحركة إلى أحد الجانبين مساويًا لزمن الحركة إلى الجانب الآخر، وتتميز بأن القوى المحصلة المؤثرة في الجسم المهتز تعمل في اتجاه معاكس لاتجاه الازاحة الحادثة، ولذلك تسمى هذه القوة باسم : قوة الاسترداد أو قوة الارجاع.
ويعبر عن إزاحة الجسيم( ص ) ، وسرعته ( ع ) ، و عجلته ( جـ ) بالدوال المثلثية ( دالة الجيب جا ، دالة جيب التمام جتا ) ولهذا تسمى الحركة الاهتزازية في أنقى صورها بالحركة التوافقية البسيطة .

الحركة التوافقية البسيطة : هي نوع من الحركة الاهتزازية تكون فيها قوة الاسترداد ( الإرجاع ) متناسبة طرديًا مع الازاحة الحادثة للجسم المهتز وفي اتجاه معاكس لها.
أو هي الحركة التي تتناسب فيها عجلة (تسارع) الجسم طردياً مع مقدار الازاحة عن موضع الاتزان، و يكون اتجاه العجلة ( التسارع ) مضاداً لاتجاه الإزاحة.

يتبع من خلال هالرابط : بالاضافة الى صور وفلاشات رائعة