مفاهيم أساسية في الحركة الموحية

فيزياء الصوت و الحركة الموحية

المرحلة الثانية علوم عامة – فيزياء د- محمد هادي الشمري
المحاضرة الأولى

مفاهيم أساسية في الحركة الموحية

هنالك أشكال كثيرة و مختلفة للموجات، حيث أن ما نسمعه يصلنا عبر موجات الضوء و الطاقة التي تزودنا بها الشمس تصلنا عبر الموجات ايظا و على الرغم من التباين الظاهر بين مختلف أنواع الموجات ألا أن جميعها تشترك بصفة واحدة و هي أنها وسيلة لانتقال الطاقة.
أن انتقال الطاقة في الطبيعة من موقع إلى أخر بطريقتين :-
أولا :- تتم بواسطة انتقال المادة .
ثانيا :- تتم بواسطة انتقال الموجة.
في الطريقة الأولى تنتقل الطاقة من مكان إلى أخر مع انتقال الكتلة ( المادة) كما في سيل الالكترونات المسئولة عن نقل الطاقة الكهربائية ، و حركة جزيئات المائع المسئولة عن نقل الطاقة الحرارية كما في طريقة الحمل.
و في الطريقة الثانية تنتقل الطاقة من موقع إلى أخر بواسطة الموجة دون أن يصاحب انتقالها أي انتقال في الكتلة و الموجة يمكن أن تنتقل في وسط مادي او في الفراغ كما في موجات الصوت و الموجات الضوئية .

الحركة الموحية
هي شكل من الاضطراب ينتقل من نقطة إلى أخرى عبر وسط مادي أو في الفراغ . و المقصود بالاضطراب هو نمط لحالة فيزياوية يولده مصدر متحرك ، مثال ذلك الشوكة الرنانة تولد اضطرابا في الهواء نمطه على شكل تضاغطات و تخلخلات ،و هذه الحالة الفيزياوية المتولدة في الهواء تنتقل إلى نقاط أخرى دون انتقال جزيئات الهواء من مواضع توازنها و الوتر المشدود أذا اهتز في نقطة فان نمطا من الاضطراب يتولد و يكون على شكل تموج في الوتر و يظهر على شكل قمم و قعود ، و الشحنة الكهربائية المهتزة تولد اضطرابا كهرومغناطيسيا و نمطه على شكل تباين في شدتي المجالين الكهربائي و المغناطيسي.


تعاريف عامة
1- الحركة الدورية :-
هي الحركة التي تتكرر بفترات زمنية منتظمة مثل الحركة الحركة الدائرية و حركة جسم
معلق بنابض و حركة الشوكة الرنانة .
2- الحركة الاهتزازية :-
و هي الحركة الدورية التي تنعكس دوراتها بفترات زمنية منتظمة أي إنها حركة ذهاب و إياب مثل
حركة البندول البسيط و الجسم المعلق بنابض.
3- الحركة التوافقية البسيطة :-
هي حركة الجسيم على خط مستقيم بتعجيل يتناسب مقداره طرديا مع ازاحتة عن نقطة ثابتة تمثل موضع توازنة و اتجاهه يكون دائما متجها نحو تلك النقطة . و يجب توفر شروط للحركة الخطية التوافقية البسيطة هي :-
A- أن يكون مسار الجسيم على خط مستقيم يمر بنقطة ثابتة تمثل موضع التوازن.
B- أن مقدار تعجيل الجسيم يتناسب طرديا مع مقدار ازاحتة عن موضع التوازن أي أن هناك قوة تدعى بقوة الاستعادة.
C- أن اتجاه تعجيل الجسيم يكون دائما متجها نحو موضع التوازن.

4- موضع الاستقرار :-
هي نقطة ثابتة تنعدم فيها محصلة القوى المؤثرة في الجسيم المهتز و تمثل نقطة سكونة عندما يتوقف عن الاهتزاز.

5- التردد f :
هو عدد الذبذبات للجسم المهتز خلال وحدة الزمن حيث انة يساوي مقلوب الزمن و وحدات قياس التردد هي ذبذبة / ثانية و تسمى الهيرتز ( Hertz ) و يرمز له بالرمز Hz

6- الزمن الدوري T :-
هو الزمن اللازم للجسيم المهتز لاكمال اهتزازة واحدة T = 1/f

7- سعة الاهتزاز :-
هي أقصى إزاحة للجسم المهتز عن موضع الاستقرار

8- الإزاحة :-
هي البعد العمودي للجسم المهتز عن موضع الاستقرار


أنواع الحركة الموحية :-
تقسم الحركة الموجية إلى ثلاث أنواع رئيسية هي :-

1- الحركة الموجية الميكانيكية :-
و هي تلك الحركة التي تحتاج إلى وسط مادي لانتقالها ، وقد يكون الوسط صلبا أو مائعا (سائلا أو غازيا) مثل موجات الصوت و الموجات على سطح الماء و الموجات الزلزالية.

2- الحركة الموجية الكهرومغناطيسية :-
و هي تلك الحركة التي لا تحتاج إلى وسط مادي لانتقالها فهي تنتقل بالفراغ كما في جميع أمواج الطيف الكهرومغناطيسي كموجات الراديو و موجات الضوء و موجات الأشعة السينية و موجات أشعة كاما.

3- الحركة الموجية المادية :-
و هي الصفة الموجية المصاحبة لحركة الجسيمات ، فقد دلت الدراسات النظرية للعالم دي برولي ( (De Brolieلحيود الالكترونات أن الجسيم المتحرك يقرن بموجة ، فالجسيم المتحرك بسرعة v و كتلتة m يكون مقرونا بموجة طواها ألموجي ? هو
?= h / mv
حيث أن h ثابت بلانك 34- 10 * 6.628 جول . ثانية