العوامل المؤثرة على سرعة الموجة
يمكن تعريف الموجة (بالإنجليزية: Wave) بأنها الاضطراب الحاصل في الوسط، والذي يتم من خلاله نقل الطاقة، أما سرعة انتشار الموجة فهي المسافة التي تقطعها الموجة في وحدة الزمن، ويمكن التعبير عنها من خلال المعادلة الآتية: سرعة الموجة = المسافة التي تقطعها الموجة/الزمن، فإذا قطعت موجة المحيط مثلاً مسافة 30 متراً خلال زمن مقداره 10 ثوانٍ، فغن سرعتها هي: 30/10 = 3 م/ث، وبشكل عام يمكن القول إنّ الموجة الأسرع تقطع مسافة أكبر مقارنة بالموجة الأبطأ منها خلال الوقت نفسه، أما عن العوامل التي تؤثر على سرعة انتشار الموجة في الوسط بشكل مباشر فهي كما يأتي:[١][٢][٣]
طبيعة الوسط الناقل
تعتمد سرعة الموجة المنتقلة خلال وسط معين على كثافة ذلك الوسط؛ فكلما زادت الكثافة قلت سرعة انتقال موجة، كما أن سرعة انتقال الموجات تعتمد أيضاً على مرونة الوسط؛ فكلما زادت مرونة الوسط زادت سرعة انتقال موجة من خلاله.[١]
تنتقل الموجات كذلك بشكل أسرع عبر المواد الصلبة مقارنة بالغازات التي تنتقل عبرها ببطء نسبياً، وذلك بسبب قرب الجسيمات من بعضها في المواد الصلبة، بينما تكون أبعد في الغازات؛ فانتقال الطاقة يستغرق وقتًا للانتقال من جسيم إلى آخر عبر الوسط نفسه عندما تكون الجسيمات متباعدة.[٣]
درجة الحرارة
تزداد سرعة انتقال الموجات مع زيادة درجة الحرارة؛ وذلك بسبب ازدياد الطاقة الحركية لجزيئات الهواء عند ارتفاع درجات الحرارة، مما يسبب انخفاض الكثافة.[١]
العلاقة بين سرعة الموجة وطولها وترددها
يعبر الطول الموجي عن المسافة بين نقطتين متقابلتين لموجتين متجاورتين، وهو يرتبط بسرعة الموجة عبر العلاقة الآتية: السرعة = الطول الموجي × تردد الموجة، وفي هذه المعادلة يُقاس الطول الموجي بالأمتار، أما التردد فيُقاس بالهيرتز، وفي حال زيادة الطول الموجي للموجة نفسها فإنّ سرعة الموجة لن تتغير، وذلك لأن زيادة الطول الموجي يسبب تقليل قيمة تردد الموجة، ونتيجة لذلك يبقى حاصل ضرب التردد في الطول الموجي ثابتاً، أما الطول الموجي والتردد فهما يرتبطان معاً بعلاقة عكسية.[٤][٥]
أما عن تردد الموجة فهو يعبر عن عدد الموجات التي تمر بنقطة ثابتة عبر فترة زمنية معينة، وكالطول الموجي تماماً تؤدي زيادة تردد الموجة إلى الضعف إلى تقليل طولها الموجي، وعدم التأثير على سرعة الموجة، وبشكل عام يمكن حساب سرعة الموجة عند معرفة ترددها وطولها الموجة باستخدام العلاقة السابقة؛ فمثلاً إذا كان الطول الموجي لموجة أحد المحيطات يساوي 3 م، وترددها هو 1 هيرتز، فإن سرعة هذه الموجة هي: السرعة = الطول الموجي × تردد الموجة = 3 × 1 = 3 م/ث.[٤][٥]
ومثلاً إذا كانت سرعة الموجة هي 25.6 م/ث، وترددها هو 12.8 هيرتز، فإنَ طولها الموجي هو: السرعة / تردد الموجة = 25.6/12.8 = 2 متر.[٥]
المراجع
- ^ أ ب ت types_of_waves_1.htm "Waves and Energy:", www.csun.edu, 1/3/2022, Retrieved 1/3/2022. Edited.
- ↑ "The Speed of a Wave", www.physicsclassroom.com, 1/3/2022, Retrieved 1/3/2022. Edited.
- ^ أ ب "Wave Speed", byjus.com, Retrieved 1/3/2022. Edited.
- ^ أ ب "11.4 Wave Speed", flexbooks.ck12.org, Retrieved 1/3/2022. Edited.
- ^ أ ب ت "The Wave Equation", www.physicsclassroom.com, Retrieved 1/3/2022. Edited.
