تجربة عملية توّضح كيفية تكوّن”موجة ميكانيكية”

2011 مكتبة الفيزياء خواص وسلوك الموجات

أبريل أيزاكس

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الموجة الميكانيكية كيفية تكوّن الموجة الميكانيكية الفيزياء

تحيط بنا الموجات من كل الجوانب، لكن ماذا يحصل بالضبط عندما نصادف إحدى هذه الموجات ثمّة موجات نستطيع رؤيتها، وبالتالي نخرج بفكرة حول شكلها وطريقة سلوكها.

نستطيع مثلاً أن نرى أمواج البحر أثناء حركتها، أو نتفرج على مشجعي الفرق الرياضية وهم يؤدون حركات موجية.

غير أن هناك نوعاً، مثل الموجات الزلزالية والصوتية التي لا نستطيع رؤيتها. لكننا ندرك وجودها بالفعل؛ لأننا نستطيع سماع صوتها أو نشعر بوجودها.

 

كما أن هناك موجات تنتقل عبر السوائل والأجسام الصلبة والغازات، بينما ينتقل بعضها الآخر في الخواء، وثمة موجات أيضاً تتحرك بشكلٍ أفقي، وأخرى تتحرك بشكل عمودي.

كيف لنا أن نميّز شيئاً ما على أنه موجة؟ وهل هناك صفات مشتركة تجمع بين أشكال الموجات المختلفة؟ بل كيف نعرف أن الموجة هي موجة فعلاً؟

 

كيف تكوّن موجة ميكانيكية؟

إن أفضل وصف للموجة الميكانيكية هو أنها عبارة عن اضطراب ينتشر أو ينتقل عبر وسط ما من نقطة إلى أخرى، وهناك تجربة بسيطة يمكنك القيام بها في البيت أو داخل غرفة الصف تحاكي من خلالها الموجة، وذلك عن طريق استخدام جزء من حبل أو خيط غليظ يتراوح طوله بين 12 إلى 15 قدماً (4 – 5 أمتار).

اربط أحد طرفي الحبل أو الخيط بمسند كرسي أو مقبض باب، ثم امسك الطرف الآخر بيدك. مدّ الحبل أو الخيط لأبعد حدٍ ممكن وامسكه بشكل مستقيم مع ارتخاء بسيط.

وعندما تمسكه بهذه الطريقة لن تشاهد أي موجات تنتقل عبر الحبل. يُطلق على هذه الحالة اسم وضع الاتزان أوالسكون.

 

سنوضح أولاً ما النبض. حرّك الحبل أو الخيط بيدك بسرعة مرة باتجاه الأعلى ومرة أخرى نحو الأسفل.

ستلاحظ أن الحبل أو الخيط يتحرك أيضاً نحو الأعلى ثم الأسفل ثم يعود إلى وضع السكون (أو الاستقرار) الأصلي، ذلك هو النبض، فالنبض عبارة عن اضطرابٍ منفرد ينتشر عبر وسط ما من نقطة إلى أخرى.

حرّك الآن نهاية الحبل أو الخيط بعدة حركات سريعة ومتكررة نحو الأعلى والأسفل.

 

عندما تحركه بيدك بهذه الطريقة فإنك تُحدِثُ اضطراباً دورياً في الوضع المتزن (أو الساكن)، وستلاحظ حركة مستمرة ومتناوبة تتخذ شكل الهضاب والوديان تنتشر على امتداد الحبل.

لقد قمت الآن بتكوين موجة حقيقية، وعلى عكس النبض، فإن الموجة المستمرة عبارة عن اضطراب دوري أو متكرر ينتقل عبر وسط ما من نقطة إلى أخرى.

 

ما الوسط؟

ربما سمعت بعبارة «الوسائط الفنية»، والمقصود بها المواد التي يستخدمها الفنانون لإنتاج اللوحات أو المنحوتات أو الصور الفوتوغرافية، وعلى سبيل المثال عبّر بول غوغان عن نفسه عن طريق وسط فني هو الرسم، بينما نقل (آنسل آدمز) أفكاره من خلال وسط آخر هو التصوير الفوتوغرافي.

والوسط عبارة عن مادة أو أداة يتم من خلالها نقل شيء ما من مصدره الأصلي إلى مكان آخر. تخيل أنك في حصة الفنون وتريد تقديم شكل يُمثل تفاحة، وقد تختار رسم هذه التفاحة بقلم الرصاص أو تشكيلها عن طريق الصلصال.

 

إن الوسيلة التي استخدمتها في هذه الحالة هي قلم الرصاص أو الصلصال، وما كان ذلك الشكل التمثيلي ليتحقق لولا وجود الوسط (قلم الرصاص أو الصلصال)، وينطبق هذا القول أيضاً على أنواع متعددة من الموجات.

فالموجة في المحيط تنتقل عبر وسط هو الماء، وعندما يقوم أستاذك في مادة العلوم بشرح درس الفيزياء ينتقل صوته عبر وسط هو الهواء.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]