▷ حركة الموجة

يشرح هذا المقال ما هي الحركات الموجية في الفيزياء وما هي خصائصها. وبالتالي، ستجد تعريف حركة الموجة، وصيغة حركة الموجة، وما هي الأنواع المختلفة لحركات الموجة.

ما هي الحركة الموجية؟

الحركة الموجية هي الحركة التي تصفها الموجة التوافقية. وبعبارة أخرى، فإن الحركة الموجية هي انتشار الاضطراب الذي يتأرجح بشكل مستمر ودوري.

ولذلك، فإن حركة الموجة هي الحركة التي تقوم بها الموجة أثناء تذبذبها حول موضع التوازن.

على سبيل المثال، إذا كان الخيط مربوطًا من أحد طرفيه واهتز عند الطرف الآخر، فسيتم إنتاج حركة موجية عندما يتأرجح الوتر رأسيًا وبالتالي تتولد موجة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن إحدى خصائص الحركات الموجية هي أنها تنقل الطاقة من مكان إلى آخر، ولكن ليس المادة.

➤ انظر: ما هي الموجات التوافقية؟

أمثلة على الحركات الموجية

لفهم مفهوم الحركة الموجية بشكل كامل، سنرى عدة أمثلة على هذا النوع من الحركة.

أمثلة على الحركات الموجية:

الموجات الصوتية هي حركات تشبه الموجة.
الموجة التي تحدث على سطح بركة ماء عند رمي حجر هي حركة موجية.
الموجة الناتجة عن اهتزاز الوتر هي حركة موجية.
الموجات التي تنتشر عبر المصدر هي حركات موجية.

خصائص الحركات الموجية

خصائص الحركات الموجية هي كما يلي:

الاستطالة (y) : هي المسافة بين موضع الموجة وموضع توازنها.
السعة (أ) : هي المسافة بين أقصى امتداد وموضع توازنه.
القمة : كل نقطة من أعلى نقاط الموجة.
الوادي : كل نقطة من أدنى نقاط الموج.
الدورة أو التذبذب : هي مسار الموجة من نقطة إلى النقطة المكافئة التالية لها.
الطول الموجي (π) : هو المسافة بين نقطتين متكافئتين متتاليتين على الموجة.
الدورة (T) : هي الزمن اللازم لإتمام التذبذب الكامل.
التردد (و) : هو عدد الذبذبات أو الاهتزازات التي تنتجها الموجة لكل وحدة زمنية.

$f=\cfrac{1}{T}$

التردد الزاوي (أو النبض) (ω) : هذه هي السرعة التي تتأرجح بها الموجة.

$\omega=\cfrac{2\cdot \pi}{T}=2\cdot \pi \cdot f$

الرقم الموجي (k) : يتم تعريفه على أنه عدد الدورات التي يتم تنفيذها على طول 2π متر.

$k=\cfrac{2\cdot \pi}{\lambda}$

سرعة الانتشار (v) : هذه هي السرعة التي تنتشر بها الموجة.

$v=\cfrac{\lambda}{T}=\cfrac{\omega}{k}$

صيغة لحركة الموجة

معادلة حركة الموجة هي y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ ₀ ). تُستخدم هذه الصيغة لحساب استطالة نقطة من حركة الموجة في موضع معين وفي وقت محدد.

$y(x,t)=A\cdot \text{sin}(k\cdot x\pm w\cdot t+\phi_0)$

ذهب:

$y$

هو استطالة الموجة.
$A$

هي سعة الموجة.
$x$

هي المسافة من النقطة المدروسة إلى أصل الموجة.
$k$

هو رقم الموجة.
$\omega$

هو التردد الزاوي أو النبض.
$t$

هي لحظة من الزمن.
$\phi_0$

هي المرحلة الأولية للموجة.

تحدد العلامة الموجودة أمام السرعة الزاوية الاتجاه الأمامي لحركة الموجة. إذا كانت الإشارة سلبية فهذا يعني أن حركة الموجة تنتشر نحو اليمين، من ناحية أخرى، إذا كانت الإشارة موجبة فهذا يعني أن حركة الموجة تنتشر نحو اليسار.

ملحوظة: ضع في اعتبارك أن هناك عدة طرق للتعبير عن معادلة حركة الموجة، لذلك يمكن أيضًا التعبير عنها باستخدام دالة جيب التمام. ومع ذلك، التعبير الأكثر استخدامًا هو الوظيفة الموضحة في هذه المقالة.

أنواع الحركات الموجية

هناك عدة طرق لتصنيف حركات الموجات، لذا سنرى الآن ما هي الأنواع المختلفة لحركات الموجات وفقًا للمعايير المختارة لتصنيفها.

وفقا لأبعاد الانتشار

الحركة الموجية أحادية البعد : تنتشر الحركة الموجية في اتجاه واحد فقط.
الحركة الموجية ثنائية الأبعاد : تنتشر الحركة الموجية في بعدين، أي عبر سطح ما.
الحركات الموجية ثلاثية الأبعاد : تنتشر الحركة الموجية في ثلاثة أبعاد، أي عبر الفضاء.

حسب اتجاه الذبذبات

الحركات الطولية للموجات : اتجاه الاهتزازات هو نفس اتجاه انتشار الموجة.
الحركات المستعرضة للموجات : اتجاه الاهتزازات عمودي على اتجاه انتشار الموجة.

اعتمادا على المتوسطة

الحركات الموجية الميكانيكية : تحتاج حركة الموجة إلى دعم مادي لتنتشر.
حركات الموجات الكهرومغناطيسية : يمكن لحركة الموجات أن تنتشر في الفراغ.

حركة الأمواج