تداخل الموجات والموجات الموقوفة
| English | العربية |
|---|---|
| standing wave/ˈstændɪŋ weɪv/ | موجة واقفة |
التقاء موجتين — ويمكن أن يُنتجا صمتاً
- وجه مكبرين صوتيين نحو بعضهما البعض، وفي أماكن معينة، يلغي الصوت حتى يصبح صامتًا تقريبًا.
- في أماكن أخرى، يصبح الصوت أعلى. تراكب موجتان وأضفتا طاقاتهما.
- عندما تتقابل الموجات، فإنها تتراكب — حيث تُجمع إزاحاتها نقطة بنقطة.
- هذا يعطينا أنماط التداخل والموجات الثابتة التي تصنع الموسيقى.
التراكب والتداخل
- التراكب: عند تداخل الموجات، تكون الإزاحة الكلية هي مجموع الإزاحات الفردية.
- متزامنة الطور (قمة فوق قمة) → تتضاف → تداخل بناء (سعة أكبر).
- خارج الطور (قمة فوق قاع) → تلغي بعضها → تداخل هدام (أصغر أو صفر).
- بعد التداخل، تمر الموجات وتكمل طريقها دون تغيير.
تلتقي موجتان بسعة $3\ \text{cm}$ تماماً في طور واحد. ما هي السعة عند منطقة التداخل، بالسنتيمتر؟
بناء: $3 + 3 = 6\ \text{cm}$.
تلتقي موجتان متطابقتان تماماً خارج طور واحد (قمة على قاع). النتيجة هي:
القمة على القاع تلغي بعضها — تداخل هدام.
الموجات الثابتة
- الموجة المنعكسة على نفسها تتداخل مع الموجة الواردة لتكوين موجة ثابتة.
- يبدو النمث ثابتًا: بعض النقاط لا تتحرك أبدًا، وأخرى تتأرجح بشدة.
- العقد هي نقاط عدم الحركة؛ العقد الضدية تتأرجح بأقصى سعة.
- تتشكل الموجات الثابتة على أوتار الجيتار، وفي الفلاوتات، وفي الأفران الميكروية.
العقد والantinodes (قمة العقد)
غيّر عدد التوافقية ولاحظ كيف يكتسب نمط الموجة الموقوفة عقد أكثر.
في الموجة الموقوفة، النقطة التي لا تتحرك أبداً تسمى ____.
العقد هي النقاط الثابتة؛ قمم العقد تهتز بشكل أكبر.
تتشكل موجة موقوفة عندما:
الموجة المنعكسة تتداخل مع الموجة الواردة لتكوين نمط موقوف.
حدد جميع العبارات الصحيحة حول التداخل والموجات الموقوفة.
متطابقة في الطور = بناء، غير متطابقة = هدام، والموجات الموقوفة تحتوي على عقد/قمم عقد. الطاقة لا تُدمر أبداً.
لماذا للموسيقى نغمات محددة
- الوتر أو عمود الهواء "يتسع" فقط لعدد صحيح من نصف الأطوال الموجية — وهي التوافقيات الخاصة به.
- هذه الموجات الثابتة المسموحة هي النغمات التي يمكن للموسيقى عزفها.
- الوتر أو الأنبوب الأطول يستوعب موجات أطول، مما يعطي نغمات أدنى.
- الموسيقى هي فيزياء الموجات الثابتة التي يمكنك سماعها.
التداخل الهدم لا يدمر الطاقة — بل يعيد توزيعها فقط. حيث تلغي الموجات بعضها في نقطة ما، تتضاف في مكان آخر، لذا فإن الإجمالي للطاقة محفوظ. كما أن الموجة "الثابتة" ليست متجمدة: عقدها الضدية تهتز بقوة قصوى.
التداخل الهدام يدمر الطاقة عند النقاط التي تلغي فيها الأمواج بعضها البعض.
تُعاد توزيع الطاقة، لا تُدمَر — بل تتجمع في أماكن أخرى. الطاقة الكلية محفوظة.
تتقابل موجتان بسعتي $3\ \text{cm}$ تمامًا متزامنتي الطور. ما هي السعة عند منطقة التداخل؟
- البناء: تتضاف السعات، $3 + 3 = 6\ \text{cm}$.
لو كانتا تتقابل تمامًا خارج الطور، لكانتا تلغيان بعضهما لتصبحا $0\ \text{cm}$.
الموجات المتداخلة تتراكب (تتضاف الإزاحات). متزامنة الطور → بناء (تضاف)؛ خارجة الطور → هدم (تلغي). الموجة المنعكسة على نفسها تشكل موجة ثابتة ذات عقد ثابتة وعقد ضدية متأرجحة — وهي الفيزياء وراء النغمات الموسيقية. لا تُفقد طاقة، بل تُعاد توزيعها فقط.