نظرة عامة حول سعة الموجة

تنقل الموجات عادة الطاقة، وتنتقل عبر المواد على شكل اهتزازات، وهي تنشأ عند توليد مصدر ما لقوة عبر الوسط لتنتقل على شكل اهتزازات فيه، ولجميع الموجات دائماً نقطة بداية، وبشكل عام تعتبر سعة الموجة (يالإنجليزية: Amplitude) إحدى الخصائص التي يمكن وصف الموجات من خلالها، بالإضافة إلى الخصائص الأخرى كترددها (بالإنجليزية: Frequency)، وطولها الموجي (بالإنجليزية: Wavelength)، وسرعتها.[١][٢]


تُعرف سعة الموجة بأنها مقدار إزاحة الموجة عن وضعية الراحة أو التوازن، والمتمثلة بخط المنتصف المار في وسط الموجة المستعرضة (بالإنجليزية: Transverse wave)، وهي التي تنتشر فيها الجزيئات عمودياً على اتجاه انتقال الطاقة، كالموجات الحادثة عند مسك حبل وتثبيته من طرفيه، ثم التأثير بطاقة عليه، لتبدأ جزيئاته بالتحرك إلى الأعلى وإلى الاسفل على شكل موجات.[٢]


يمكن حساب سعة الموجة ببساطة عبر النظر إلى الموجة المرسومة وقياس أقصى ارتفاع لها عن خط المنتصف، عبر حساب المسافة من إحدى قممها نحو ذلك الخط، أو عبر حساب المسافة العمودية بين إحدى القمم والقاع المجاور لها، ثم قسمتها على 2، وبشكل عام يمكن القول إن سعة الموجة تعبّر عن قوتها أو كثافتها، فعلى سبيل المثال تعبر سعة موجة الصوت عن مقدار ارتفاع الصوت.[٢][٣]


ما هي سعة الموجة؟


العلاقة بين سعة الموجة وطاقتها

تتناسب طاقة الموجة طردياً مع سعتها؛[٢] إذ تعتبر الموجة الناتجة عن اضطراب فيه كمية أعلى من الطاقة ذات سعة أكبر من الموجة الناتجة عن اضطراب طاقته أقل؛ فعند إلقاء حصاة صغيرة في بركة ماء راكد فإن الموجات الناتجة ستكون صغيرة وخارجة على شكل دوائر متحدة المركز من موقع الاضطراب وهو موقع إلقاء الحصاة، لتعتبر الموجات هنا ذات سعة منخفضة وقليلة الطاقة، أما وفي المقابل وعند إلقاء صخرة كبيرة في البركة، فإن الموجات الناشئة ستكون كبيرة جداً، وعالية السعة ولديها قدر كبير من الطاقة.[٤]


أمثلة على سعة الموجة


السؤال:

إذا كنت على متن قارب يقع مستوى قاعه على مستوى قاع إحدى موجات المحيط، وكانت سعة هذه الموجة 1 متر، فما هو ارتفاع الموجة بالنسبة لقاع القارب؟[٥]


الحل:

المسافة بين قمة وقاع هذه الموجة هو الارتفاع المطلوب في هذه المسألة، وبما أن سعة الموجة هي أقصى ارتفاع لها عن خط المنتصف، أي المسافة بين القمة وخط المنتصف، أو بين القاع وخط المنتصف، فإن قمة الموجة تقع على ارتفاع يساوي 2م من مستوى القارب.




السؤال:

حدد الحرف الذي يعبر عن سعة الموجة في الصورة أدناه.[٣]


ما هي سعة الموجة؟

الحل:

الحرف الذي يعبر عن سعة الموجة هو هـ، لأن سعة الموجة هي المسافة الواصلة بين إحدى قممها وخط المنتصف فيها.




السؤال:

إذا كانت هناك موجتان تنتقلان عبر غاز خامل، الموجة الأولى سعتها 0.1 سم، أما الموجة الثانية فسعتها 0.2 سم، حدد أي الموجتين تنقل طاقة أكبر عبر الوسط.[٦]


الحل:

الموجة الثانية سعتها أكبر مما يعني أنها تنقل طاقة أكبر عبر الوسط؛ لأن طاقة الموجة تتناسب طردياً مع سعتها.




المراجع

  1. "Wavelength and Amplitude", www.mtnbrook.k12.al.us, Retrieved 28-6-2021. Edited.
  2. ^ أ ب ت ث "Properties of Waves Read more at: https://www.ducksters.com/science/physics/properties_of_waves.php This text is Copyright © Ducksters. Do not use without permission.", www.ducksters.com, Retrieved 28-6-2021. Edited.
  3. ^ أ ب "The Anatomy of a Wave", www.physicsclassroom.com, Retrieved 28-8-2021. Edited.
  4. "16.5 Wave Amplitude", flexbooks.ck12.org, Retrieved 28-6-2021. Edited.
  5. "Wave Variables", openstax.org, Retrieved 28-6-2021. Edited.
  6. "Energy Transport and the Amplitude of a Wave", www.physicsclassroom.com, Retrieved 28-6-2021. Edited.