الموجة وتعريفها وانواعها

الموجة : هي اضطراب منتشر يقوم بنقل الطاقة في اتجاه انتشاره
أو :: هي اضطراب يحدث وينتقل وينقل الطاقة من نقطة إلى أخرى في اتجاه حركتها
أنواع الحركة الموجية
1. الحركة الموجية الميكانيكية : هي الحركة الموجية التي يلزمها وسط مادي ( هواء – ماء- حبل ) يحمل الاهتزاز وتنشأ عن مصدر مهتز أو متذبذب وتصنف إلى
موجات مستعرضة Transverse Waves
موجات طولية Longitudinal Waves
موجات سطحية Surface Waves

2 - الحركة الموجية الكهرومغناطيسية : هي الحركة التي لا تحتاج إلى وسط مادي لكي
تنتشر بل يمكنها الانتشار في الفراغ وتنشأ من اهتزاز مجالات كهربائية ومغناطيسية
من أمثلتها ( موجات الراديو – الضوء – أشعة جاما )
3 – الحركة الموجية المادية : Matter Waves ( أمواج دي برولي ) هي الموجات
المصاحبة لحركة الجسيمات المادية ( الإلكترونات )
التعريف هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجة وتتكون من قمم وقيعان هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه موازي لاتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من تضاغطات وتخلخلات

أمثلة الموجات عبر الأوتار المهتزة عرضيا الموجات التضاغطية في النابض الحلزوني
الموجات الصوتية في الهواء

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
الاهتزازات والحركة التوافقية البسيطة
من أنواع الحركة
الحركة الدورية
هي الحركة التي تتكرر بكيفية واحدة في فترات زمنية متساوية
ومن أمثلة الحركة الدورية ــــــــــ الحركة الاهتزازية
الحركة الاهتزازية
هي حركة دورية يهتز فيها الجسم إلى جانبي موضع استقراره بالتناوب
بحيث يكون زمن الحركة إلى أحد الجانبين مساويا زمن الحركة إلى الجانب الآخر
من أنواع الحركة الاهتزازية
البندول البسيط و حركة جسم تحت تأثير نابض
البندول البسيط :: ثقل أو كرة مرتبطة بخيط مهمل الوزن وغير قابل للتمدد والكرة قابلة للاهتزاز
عندما تكون كرة البندول في وضع الاستقرار
ساكنة تكون محصلة القوى المؤثرة عليها = صفرا حيث أن قوة شد الخيط إلى أعلى تساوي وزن الكرة إلى أسفل وبما أن القوتين متساويتان في المقدار ومتضادتان في الاتجاه وخط عملهما على استقامة واحدة إذا المحصلة = صفرا
حركة جسم تحت تأثير نابض بما أن الجسم موضوع على سطح أفقي أملس إذا قوى الاحتكاك مهملة وعندما يكون الجسم في موضع الاستقرار يكون الوزن إلى أسفل = رد الفعل إلى أعلى
بشرط أن يكون النابض غير منضغط أو مشدود
موقع الاتزان : هو الموقع الذي يهتز حوله الجسم وتكون فيه قوة الإرجاع تساوى صفرا
• دراسة حركة كرة البندول في مراحلها المختلفة :
لإبعاد كرة البندول عن موقع الاتزان يلزم إعطاؤها طاقة حركة إذا نرفع الكرة إلى أعلى جهة اليمين ثم نتركها تتحرك بحرية
الملاحظة
تتحرك الكرة من A O B
دورة كـــــــــــــــــــــــــــــــاملة
البندول البسيط
البندول النابض
مسائل على الحركة الاهتزازية
________________________________________
الموجات الطولية

الموجات الطولية
هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من تضاغطات وتخلخلات

تجربة لبيان الموجات الطولية
نأخذ سلك مرن زنبركي معلق أفقيا ومثبت من أحد طرفيه والطرف الآخر يتصل بمولد ذبذبات مثل فرع شوكة رنانة فتنتقل على طول السلك الموجات على هيئة تضاغطات وتخلخلات
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 المستعرضة : هي الموجات التي تهتز فيها جزيئات الوسط حول مواضع اتزانها في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الحركة الموجية وتتكون من قمم وقيعان
موجة
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
الموجة، ومجموعها موجات أو أمواج في الفيزياء هي أحد أشكال انتقال الطاقة ، تتحرك الموجات في وسط مادي (باستثناء الموجات الكهرومغناطيسية وبعض أشكال الجزيئات الكمّية ذات الخصائص الموجية) ، حيث تنتقل فيه الموجات وتنقل الطاقة من مكان إلى آخر بدون إزاحة جزيئات الوسط بشكل دائم ، أي أنه لا تنتقل أي كتلة مع انتقال الموجة ، و لكن جزيئات الوسط تتحرك بشكل متعامد أو مواز لاتجاه حركة الموجة حول موقع ثابت.


تكسر موجة على شاطيء صخري

للموجات صفة الدورية ، فالموجات تكون عادة تكرار لنمط ما من الشدة في فترات زمنية متتابعة بقترة فاصلة ما بينهم ، ويسمى عدد الموجات المارة في مقطع ما مقسوما على وحدة الزمن ، التردد .
تسمى المسافة الافقية التي تقطعها الموجة الواحدة طول الموجة.

الأوساط الحاملة للأمواج
تنتشر المواج في أنواع متعددة من الأوساط الفيزيائية ، التي يشترط بها بعض التماسك لتأمين نقل الإشارات الموجية ، و يمكن تصنيف الوساط التي تنتشر بها المواج حسب خواصها الفيزيائية :
وسط خطي linear medium : و هو وسط يمكن فيه جمع مطالات المواج في أي نقطة عند اجنماع موجتين فيها.
وسط محدد bounded medium : و هو الوسط المحدود القياس ، و إلا صنف أنه غير محدد.
وسط متجانس uniform medium : إذا كانت الخواص الفيزيائية لجميع نقاط الوسط متشابهة .
وسط متماثل المناحي isotropic medium : إذا كانت الخواص الفيزيائية للوسط متماثلة في جميع الإتجاهات.
الخواص المميزة للأمواج
تتميز الأمواج عن الجسمات بامتلاكها مجموعة من السلوكيات الفيزيائية :
الانعكاس Reflection
الانكسار Refraction
الانعراج Diffraction
التداخل Interference
التبعثر Dispersion
الانتشار الخطي Rectilinear propagation

أنواع الأمواج
يمكن تقسيم المواج إلى أمواج طولية Longitudinal و أمواج عرضية Transverse waves .
الأمواج المستعرضة هي الأمواج التي يكون فيها منحى الاهتزاز (الاضطراب) متعامدا مع منحى انتشار الموجة ، في حين يكون منحى الاهتزاز موافقا لمنحى الانتشار في الأمواج الطولية .
الوصف الفيزيائي للأمواج
مفاهيم أساسية
1. طول الموجة Wavelength: اتفق على أن طول الموجة هو أصغر جزء متكرر مكون للموجات ، وطوله يساوي المسافة بين قمتين متتابعتين ، وهو يساوي أيضا المسافة بين قعرين متتابعين أو المسافة المحصورة بين 3 قيم صفرية متتابعة للموجة.
1. التردد Frequency أو التواتر:هو مقدار تكرر الموجة الواحدة ذات الطول الموجي المتفق عليه في كل وحدة زمن .
1. 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).
1. الموجات الجيبية Sinusoidal Waves: هي موجات تتحرك في اتجاه ما (س) ويمكن تمثيل حركتها بعلاقة رياضية جيبيّة (جا زاوية) هي:
ش = ق(س ، ن) = ع جا ( ك س - و ن )
حيث ش هي شدة الموجة. . س الموقع على خط حركة الموجة.
ن الزمن المار منذ بداية الموجة.
ع أعلى شدّة للموجة (قمة الشّدة) أو مطالها

العلاقات الأساسية
د = 1 \ن
د هو تردد الموجة ووحدته القياسية الهيرتز. ن هو الزمن بين بداية ونهاية موجة واحدة.
العلاقة بين سرعة انتقال الموجة وطولها وترددها هي:
ع = د × ل
حيث ع هي السرعة التي تتحرك فيها الموجة. ل هي طول الموجة د هو تردد الموجة أو تواترها ووحدته القياسية الهيرتز