موج

هرگاه در ناحيه ای از محيط كشسان ارتعاشی به وجود آيد، موجب پديد آمدن ارتعاش های پی در پی ديگری می شود كه از محل شروع ارتعاش دور و دور ترند و به اين ترتيب موج حاصل می شود.

انواع موج با توجه به محيط انتشار:

1) موج مكانيكی

امواجی كه برای انتشار خود نياز به محيط مادی كشسان دارند موج مكانيكی هستند. ( مانند امواج روی سطح آب و امواج صوتی)

2) موج الكترومغناطيسی

امواجی كه برای انتشار خود نياز به محيط مادی ندارند موج الكترومغناطيسی هستند. (مانند نور مرئی، موج های راديويی و تلويزيونی، ميكروموج ها و پرتوهای X)

تپ موج

تغيير يا آشفتگی ايجاد شده در يک محيط كشسان را تپ موج می گوييم.

موج پيشرونده

موجی است كه از نقطه ای به نقطه ی ديگر حركت كرده و انرژی را با خود منتقل می كنند. (در اين امواج ماده منتقل نمی شود)

انواع موج پيش رونده

1) موج عرضی

موجی است كه راستای جابه جايی هر جزء نوسان كننده (راستای ارتعاش) عمود بر راستای حركت موج (راستای انتشار) است. تصوير زير موج عرضی روی فنر را نشان می دهد.

2) موج طولی

موجی است كه راستای جابه جايی هر جزء نوسان كننده (راستای ارتعاش) منطبق بر راستای حركت موج( راستای انتشار) است. تصوير زير موج طولی روی فنر را نشان می دهد.

چشمه موج

چشمه موج معمولاً يک نوسانگر است كه حركت هماهنگ ساده انجام می دهد و بسامد يک موج همان بسامد چشمه ی موج است.

جبهه موج روی سطح آب

برآمدگی ها يا فرورفتگی های ايجاد شده روی سطح آب، يی جبهه موج ناميده می شود. (به برآمدگی ها قله يا ستيغ و به فرو رفتگی ها دره يا پاستيغ گفته می شود)

دامنه ی موج (A)

بيشينه ی فاصله ی يک ذره از مكان تعادل، دامنه ی موج ناميده می شود. (همان فاصله ی قله يا دره نسبت به سطح آرام يا ساكن است)

دوره تناوب موج (T)

مدت زمانی كه هر ذره ی محيط يک نوسان كامل انجام می دهد دوره تناوب موج ناميده می شود.

بسامد موج (f)

تعداد نوسان های انجام شده توسط هر ذره از محيط در يک ثانيه بسامد موج ناميده می شود.

تندی انتشار موج (V)

مسافت طی شده توسط موج در واحد زمان تندی انتشار ناميده می شود:

\(V = \frac{L}{{\Delta t}}\)

طول موج (\(\lambda \))

مسافتی است كه موج در مدت دوره تناوب نوسان چشمه طی می كند.

\(\begin{array}{l}\lambda = \frac{V}{f}\\\lambda = VT\end{array}\)

با توجه به مفهوم طول موج می توان گفت در مدت زمان) Tدوره) مسافتی كه موج می پيمايد برابر \(\lambda \) است، همچنين برای مسافتی كه موج می پيمايد و زمان، می توان تناسب هايی به صورت زير نوشت:

مشخصه های موج عرضی

فاصله ی دو قله ی متوالی يا دو دره ی متوالی در امواج عرضی برابر طول موج است، همچنين بيشينه ی فاصله ی هر نقطه از مركز نوسان دامنه است:

مشخصه های موج طولی

فاصله دو انبساط (بازشدگی) متوالی يا دو تراكم (جمع شدگی) متوالی در امواج طوليی برابر طول موج است، همچنين بيشينه ی فاصله ی هر نقطه از مركز نوسان، دامنه است:

امواج لرزه ای

امواج لرزه ای، موج های مكانيكی هستند كه از لايه های زمين عبور می كنند. يكی از منشأ های مهم امواج لرزه ای، زمين لرزه ها هستند. انواع امواج لرزه ای عبارتند از:

1. امواج P يا امواج اوليه كه طولی بوده و سرعت بيش تری داشته و سريع تر به دستگاه لرزه نگار می رسد.
2. امواج S يا امواج ثانويه كه عرضی بوده و سرعت كم تری داشته و دير تر به دستگاه لرزه نگار می رسد.

انتقال انرژی در موج عرضی

هر موجی حامل انرژی است. می توان ثابت كرد كه متوسط آهنگ انتقال انرژی (توان متوسط) در يک موج عرضی برای همه ی امواج مكانيكی با دو عامل زير متناسب است:

1) مربع دامنه (\({A^2}\) )

2) مربع بسامد (\({f^2}\) )

محاسبه تندی انتشار موج عرضی در تار (سيم) يا فنر:

\(V = \sqrt {\frac{F}{\mu }} = \sqrt {\frac{{FL}}{m}} = \sqrt {\frac{F}{{\rho A}}} = \frac{1}{r}\sqrt {\frac{F}{{\rho \pi }}} = \frac{2}{D}\sqrt {\frac{F}{{\rho \pi }}} \)

\(\mu \) چگالی خطی (\(Kg.{m^{ - 1}}\) )

M جرم تار

L طول تار

A سطح مقطع تار

R شعاع مقطع تار

D قطر مقطع تار

\(\rho \) چگالی

V تندی انتشار در تار

\(\begin{array}{l}\mu = \frac{m}{L}\\\rho = \frac{m}{V} \to m = \rho V\\V = AL = \pi {r^2}L\end{array}\)