أسئلة على الموجات الميكانيكية مع الحل

تعرف الموجات الميكانيكية بأنها الموجات التي تحتاج إلى وسطٍ ناقلٍ لتستطيع الحركة من مكانٍ إلى آخر؛ فهي لا تمتلك القدرة على الانتقال عبر الفراغ، وتعد الموجات الصوتية، وموجات الماء، وموجات الحبل، وموجات النباض من أبرز الأمثلة على الموجات الميكانيكية، لأنها تحتاج إلى وسطٍ ناقل لتمكن من الانتقال.

يوجد نوعين من الموجات الميكانيكية، وهما:

• الموجات الطولية: هي الموجات التي تكون فيها حركة الموجة موازية لحركة اهتزاز جزيئات الوسط الذي تنتقل فيه، وتعتبر الموجات الصوتية وموجات الضغط من أبرز الأمثلة على الموجات الميكانيكية الطولية.
• الموجات المستعرضة: وهي الموجات التي تكون فيها حركة الموجة بزاوية قائمة أو متعامدة مع حركة اهتزاز جزيئات الوسط الذي تنتقل فيه، وتعتبر الوجات الضوئية من أبرز الأمثلة على الموجات الميكانيكية المستعرضة.

تسمى المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتالين في الموجة؛ طول الموجة، ويرمز له بالرمز λ وتلفظ "لمدا"، وتسمى المسافة الرأسية بين خط الأصل ونهاية كل قاع في الموجة؛ سعة الموجة ويرمز لها بالرمز W.

في الموجات الميكانيكية المستعرضة تكون حركة الموجة معامدة لحركة جزيئات الوسط الناقل، وبما أن الموجة تتحرك من الشرق إلى الغرب؛ فإن الجزيئات ستتحرك ذهابًا وإيابًا في اتجاه عمودي لنقل الطاقة، وعليه فإن الجسيمات ستتحرك شمالًا وجنوبًا.

موجة ميكانيكية طولية، وذلك لأن جزيئات الوسط الناقل للموجة تتحرك بشكلٍ موازٍ لاتجاه حركة الموجة.

تعتبر الموجات الصوتية موجاتٍ ميكانيكية، وذلك لأنها تحتاج إلى وسطٍ ناقل لتنتقل من مكانٍ إلى آخر، وهي غير قادرة على الانتقال في الفراغ، على عكس الموجات الكهرومغناطيسية؛ والتي لا تحتاج إلى وسطٍ ناقل وإنما تنتقل عبر الفراغ فقط.

فكرة سماع صوت اقتراب المركبة الفضائية في الفضاء خاطئة فيزيائيًا، لأن الموجات الصوتية عبارة عن موجات ميكانيكية تحتاج إلى وسطٍ ناقل لتنتقل من مكانٍ إلى آخر، ولا يمكنها الانتقال في الفراغ، والفضاء الخارجي عبارة عن فراغ ولهذا فهي لا تستطيع الانتقال من خلاله.

موجات مكانيكية طولية؛ لأن الموجات الطولية هي الموجات القادرة على الانتقال عبر السوائل مثل الماء، أما عندما تحاول الموجة المستعرضة الانتشار عبر الماء، فإن جزيئات الوسط الناقل تتسلل عبر بعضها البعض وتتداخل، وبالتالي تمنع حركة الموجة.

الفرق الرئيسي بين الموجات الميكانيكية والموجات الكهرومغناطيسية هو أن الموجات الميكانيكية تحتاج إلى وسطٍ ناقل لتنتقل من مكانٍ إلى آخر، أما الموجات الكهرومغناطيسية فتنتقل عبر الفراغ فقط.

الطول الموجي (λ) = سرعة انتقال الموجة (v) / تردد الموجة (f)

الطول الموجي (λ) = / 

الطول الموجي (λ)= 550 متر.

الطول الموجي (λ) = سرعة انتقال الموجة (v) / تردد الموجة (f)

5 = 50/f

f= 10 Hz

المطلوب هو الطول الموجي، وعليه فإن الحل كالآتي:

الطول الموجي (λ) = سرعة انتقال الموجة (v) / تردد الموجة (f)

λ= 8/4

λ= 2 متر

الطول الموجي (λ) = سرعة انتقال الموجة (v) / تردد الموجة (f)

5000 = v/40

v = 5000 × 40

v =  م/ث

f= 1/T

T= 1/f

T= 1/ 4

T= 0.25 ثانية