كيفية البحث عن تردد الموجة المستعرضة: المشاكل والأمثلة والحقائق 


في هذا المنشور سنناقش حول تردد الموجة المستعرضة ، وكيفية إيجاد تردد الموجة المستعرضة والجوانب الأخرى للموجة المستعرضة.  

يُعرّف تواتر الموجة المستعرضة بأنه كمية الدورات التي تنتقلها الموجة في وقت ثابت وهي معكوسة الفترة الزمنية ، حيث تكون الفترة الزمنية هي مقدار الوقت المستغرق لتغطية دورة واحدة. صيغة إيجاد التردد عند ذكر الفترة الزمنية هي f = 1 / T.

حيث T هي الفترة الزمنية و f هي تردد الموجة. 

وحدة SI للفترة الزمنية هي ثانية (ثوان) والتردد هو هرتز (هرتز).  

كيف تجد تردد الموجة المستعرضة؟

يوفر سرعة الموجة مرتبطة بترددها والطول الموجي.

Sس ، يمكن التعبير عن التردد من حيث الطول الموجي والسرعة كما هو موضح أدناه nu = λf

حيث λ (الطول الموجي) بالأمتار و f (التردد) بالهرتز (هرتز). 

يشير تردد الموجة إلى عدد الموجات التي تمر عبر منطقة معينة في فترة زمنية معينة. يمكن حساب تردد الموجة عن طريق حساب عدد القمم (النقاط العالية) للموجات التي تعبر الموقع الثابت في لحظة واحدة أو خلال أي فترة زمنية عشوائية.

مع زيادة كمية الأمواج ، يزداد تواتر الأمواج أيضًا. يتم تقييم تردد الموجات بالهرتز (Hz) ، مع 1 هرتز يساوي 1 ثانية من موجة واحدة تصل إلى مكان ثابت. 

تردد الموجة هو نفس تردد الاهتزازات التي تسببها. على سبيل المثال ، يجب دفع الكابل لأعلى ولأسفل بشكل أسرع لتوليد موجة أكبر. نتيجة لذلك ، فإن الموجة الأكبر ذات السعة المماثلة لها قوة أكبر من الموجة الأقصر ذات السعة المماثلة.

سعة الموجة  

يوفر سعة من الموجة هو أعلى ارتفاع تنتقل به جسيمات الوسائط من حالة الراحة أثناء مرورها. ستكون الجسيمات في وضع الراحة إذا لم تكن هناك موجة. ارتفاع النبضة للموجة المستعرضة هو ارتفاع كل قمة ترتفع فوق حالة السكون.

يحدد ارتفاع القمم السعة. ارتفاع الموجة الطولية هو تقييم لكيفية سحق جسيمات الوسائط أثناء انتقال الموجة من خلالها. عندما تقترب الجسيمات من بعضها البعض ، يرتفع السعة. 

العامل هو قوة الاضطراب الذي يسبب الموجة. الموجة المتكونة من اضطراب طاقة أعلى لها سعة أكبر. ضع في اعتبارك وضع القليل من الحصاة في بركة هادئة. في الحلقات متحدة المركز ، ستظهر تموجات صغيرة من الاضطراب. 

الطول الموجي 

عنصر مهم آخر في تقدير سعة الموجة هو طولها الموجي. يُعرَّف الطول الموجي بأنه المسافة التي تفصل بين مكانين متشابهين على موجات متتالية. الطول الموجي هو الفضاء عبر قممتين متتاليتين من الموجات المستعرضة أو اثنين من تقلصات الموجات الطولية المجاورة.

في معظم الأحيان ، يتم التعبير عنها بالأمتار. طاقة الموجة حسب طولها الموجي. تحتوي الموجات ذات الطول الموجي الأقصر بسعة مماثلة على طاقة أكبر مقارنة بالموجات ذات الطول الموجي الأكبر. 

سرعة الموجة والاعتماد على التردد 

افحص كيف يمكن إنشاء الموجات المستعرضة في سلسلة. يتم توصيل أحد طرفي الخيط ببوابة أو بجسم ثابت آخر ، بينما يتم تحريك الطرف الآخر لأعلى ولأسفل بواسطة يد بشرية. يمكن تحريك الخيط برفق أو سريعًا لأعلى ولأسفل. تحدد السرعة التي يتحرك بها الخيط تردد الموجات. 

لنفترض أننا ارتدنا أحد طرفي الخيط مرة واحدة لأعلى ولأسفل. عندما تصطدم الموجة بطرف آخر من الخيط ، ما الوقت الذي ستستغرقه لتهبط على الوتر؟ 

يتم تحديد ذلك من خلال سرعة الموجة. يُعرف التباعد الذي تنتقل به الموجة في مدة زمنية محددة ، مثل عدد الأمتار التي تقطعها في الثانية ، باسم سرعة الموجة. ترتبط سرعة الموجة بالتردد والطول الموجي ، على الرغم من أنها لا تشبه تردد الموجة.

توضح هذه الصيغة العلاقة بين المتغيرات الثلاثة. السرعة = الطول الموجي \ مرات التردد

وحدة الطول الموجي للنظام الدولي للوحدات هي متر ووحدة التردد في النظام الدولي للوحدات هي هرتز أو عدد الموجات في الثانية. إذن ، وحدة SI للسرعة هي متر في الثانية.  

تحدد الوسائط التي تنتقل من خلالها الأمواج سرعتها. تمر الموجات بشكل أسرع عبر المواد الصلبة والأبطأ من خلال الغازات. هذا لأن المواد الصلبة لها أقرب المكونات ، بينما الغازات هي الأبعد. عندما تكون الجسيمات بعيدة ، تستغرق طاقة الاضطراب وقتًا أطول للانتقال من واحدة إلى أخرى. 

تردد الموجة هو عدد النبضات التي تمر عبر منطقة معينة في فترة زمنية معينة. يمكن حساب تردد الموجة عن طريق حساب عدد القمم (النقاط العالية) للموجات التي تعبر الموقع الثابت في لحظة واحدة أو خلال أي فترة زمنية عشوائية.

مع زيادة كمية الأمواج ، يزداد تواتر الأمواج أيضًا. يقاس تردد الموجة بالهرتز (Hz) ، مع 1 هرتز يساوي 1 موجة تصل إلى مكان ثابت في ثانية واحدة. 

مشاكل 

المشكلة 1  

عندما يهتز وتر معين بتردد معين ، يتم إنتاج موجة عرضية من الطول الموجي. يتم إنتاج 0.5 م. تتحرك الموجة بسرعة 10 أمتار في الثانية. تحديد وتيرة الموجات.  

حل:

أولاً سنكتب المتغيرات المعروفة ثم نحدد التردد. 

معطى: 

سرعة الموجة f = 10 أمتار في الثانية

الطول الموجي للموجة: λ = 0.5

صيغة التردد 

نو = λf

(10 م / ث) = (0.5 م) و

f = 20 هرتز

إذن ، تردد الموجة هو 20 هرتز.  

المشكلة 2 

في الربيع ، أنشأ رام موجة عن طريق الدفع والسحب على أحد طرفيها. تردد الموجة 2.5 هرتز وطولها الموجي 1 متر. ما سرعة الموجة؟ 

الحل: أولاً سنكتب المتغيرات المعروفة 

معطى: 

الطول الموجي للموجة λ = 1 متر

تردد الموجة f = 2.5 هرتز

سنضع القيم المعطاة في معادلة السرعة ؛ 

نو = λf

نو = (1 متر) (2.5 هرتز)

نو = 2.5 م / ث

إذن ، سرعة الموجة 2.5 متر في الثانية.  

الأسئلة المتداولة | الأسئلة الشائعة 

س: اشرح وتيرة الموجات؟ 

الجواب. عندما تنتقل الموجة عبر وسيط ، فإن تردد الموجة يتوافق مع مدى تكرار تذبذب جسيمات الوسط. التردد هو أحد مكونات مفرداتنا اليومية. 

س: هل هناك فرق في التردد بين الموجات المستعرضة والموجات الطولية؟ 

الجواب. التردد وطول الموجة والسرعة والسعة كلها خصائص الأمواج. الموجة الطولية والعرضية يتم تقييم قمم الموجات الطولية والعرضية بشكل واضح. 

ارتفاع أ تختلف الموجة المستعرضة والطولية عن تلك الموجات المستعرضة لأعلى ولأسفل أو أفقيًا (عموديًا على اتجاه الحركة) ، لكن الموجات الطولية تتقلص وتتوسع (تسمى الانضغاط والخلخلة) في اتجاه الحركة. 

نتيجة لذلك ، يُقاس ارتفاع الموجة المستعرضة عادةً بالأمتار ، لكن ارتفاع الموجات الطولية يُقاس عادةً بالاختلافات في الضغط. 

س: ما هي العلاقة بين تردد الموجة وطولها الموجي؟ 

الجواب. التردد والطول الموجي متناسبان عكسياً الطول الموجي للنبضة ذات التردد الأعلى هو الأقصر. نصف الطول الموجي يساوي ضعف التردد. 

س: هل تتأثر سرعة الموجة بالتردد؟ 

الجواب. وفقًا للدراسة ، فإن تردد الموجة له ​​تأثير ضئيل على سرعة الموجة. في حين أن سرعة الموجة ظلت دون تغيير ، أدى ارتفاع تردد الموجة إلى انخفاض في الطول الموجي. 

SAKSHI كم

أنا ساكشي شارما ، لقد أكملت تخرجي في الفيزياء التطبيقية. أحب الاستكشاف في مجالات مختلفة وكتابة المقالات هي واحدة منها. في مقالاتي ، أحاول تقديم الفيزياء بأكثر الطرق فهمًا للقراء.

آخر المقالات