نوسان و موج

\frac<\partial^2 u> <\partial t^2>= \nabla^2 u," />

ویکی پگ

به هر آشفتگی در محیط که در فضا یا فضازمان منتشر می‌شود و اغلب حامل.

به هر آشفتگی در محیط که در فضا یا فضازمان منتشر می‌شود و اغلب حامل انرژی است موج می‌گویند. اگر این آشفتگی در میدان‌های الکترومغناطیسی باشد، آن را موج الکترومغناطیسی می‌نامند. در امواج الکترومغناطیسی میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی به طور عمود بر یکدیگر نوسان می‌کنند و با سرعت نور انتشار پیدا می‌کنند. نور و امواج رادیویی از این نوع هستند.

امواج مکانیکی نوعی از امواج هستند که فقط در یک محیط مادی منتشر می‌شوند. انتشار این گونه امواج به دلیل نیروهای داخلی در محیط در اثر تغییر شکل ایجاد شده (آشفتگی) می‌باشد. این نیروها تمایل به بازگرداندن محیط به حالت اولیه را دارند. بعضی از انواع امواج مکانیکی امواج صوت، امواج زلزله و امواج آب است.

موج‌ها به دو دسته امواج طولی و امواج عرضی تقسیم می‌شوند. در امواج طولی، سرعت انتشار موج موازی با حرکت نوسانی آن است، در حالی که، در امواج عرضی این سرعت عمود بر آن است. امواج الکترو مغناطیسی از نوع امواج عرضی هستند.

موج الکترومغناطیس

تعاریف

توافق برحد برای واژه موج چیزی است که امکان ندارد. یک ارتعاش یا لرزش (ویبراسیون) را می‌توان به صورت یک حرکت به عقب و جلو پیرامون نقطهٔ m در اطراف یک مقدار مرجع تعریف نمود. با وجود این، تعریف مشخصات کافی برای موج که باعث کیفیت بخشیدن به آن می‌شود موضوعی قابل انعطاف است. این اصطلاح اغلب به طور ذاتی به صورت انتقال نوسانات در فضا مطرح می‌شود که با حرکت شی که فضا را پر کرده یا اشغال نموده در ارتباط نیست. در یک موج انرژی یک ارتعاش عبارتست ازانرژی شی که دارد از منبع به فرم یک اغتشاش و نوسان در داخل محیطی که آن را احاطه کرده یا در پیرامون آن است دور می‌شود (هال ۱۹۸۰). با وجود این، این حرکت در مورد یک موج ساکن و ایستاده، مسئله برانگیز است. برای مثال، یک موج روی یک طناب یا نخ که انرژی در آن به طور مساوی در هر دو جهت منتشر می‌شود یا برای امواج الکترومغناطیسی یا امواج نوری در خلا، جاییکه مفهوم محیط واسطه‌ای دیگر قابل کاربرد نیست. به خاطر چنین دلایلی نظریهٔ موج بیان کننده یک شاخه خاص از فیزیک است، که به خواص موج مستقل از آنکه منشا فیزیکی آن چه چیزی باشد وابسته‌است (استراوسکی و پتاپو،۱۹۹۹). این خاصیت منحصر بفرد که با مستقل بودن از منشا فیزیکی و با تکیه بسیار روی منشا در موقعی که یک مورد خاص از یک فرآیند موجی را در نظر می‌گیریم همراه می‌گردد.

مثال: آکوستیک از اوپتیک متمایز می‌گردد. به این صورت که امواج صوتی دارای منشا مکانیکی، بیشتر از امواج الکترومغناطیسی در موقع انتقال انرژی لرزشی یا ارتعاشی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شوند. مفاهیمی از قبیل جرم، گشتاور، اینرسی، یا خاصیت کشسانی (ارتجاعی) موقع شرح دادن آکوستیک بسیار مهم هستند. (برخلاف اوپتیک هنگام بررسی فرآیندهای موجی). این تفاوت در منشا باعث ایجاد مشخصات موجی خاص متفاوت از محیطی که با آن سر و کار داریم می‌شود . (به عنوان مثال، در موارد مربوط به هوا: فشار تابش موج‌های تلاطمی و. . در موارد جامد(اجسام صلب): امواج نور، تجزیه نور و . ) خواص دیگر، اگر چه آنها هم معمولاً از طریق منشا مشخص می‌شوند، ممکن است به تمام امواج تعمیم داده شود. به عنوان مثال، با توجه به آنهایی که بر اساس منشا مکانیکی پایه گذاری شده اندمی توان اغتشاشاتی در فضابرای امواج آکوستیک بر حسب زمان انجام داد اگر وفقط اگر وسیله مورد بحث بسیار سخت و یا بسیار نرم و انعطاف پذیر نباشد . اگر تمام اجزای تشکیل دهنده وسیله به صورت محکم به یکدیگر متصل شده باشند، تمام اجزای آن به شکل یک جسم واحد و بدون هیچ گونه تاخیری در انتقال نوسان، به ارتعاش در می‌آیند. که در این صورت هیچ حرکت موجی نخواهیم داشت. از سوی دیگر، اگر تمامی اجزا مستقل از یکدیگر بودند، هیچ انتقال ارتعاشی وجود نداشت. عبارات مذکور در بالا با فرض آنکه موج به هیچ منشا نیاز نداشته باشد بی معنی خواهد بود، اگر چه آنهاویژگی که از خود بروز می‌دهندمستقل از منشا آنها باشد: در طول یک موج، فاز یک ارتعاش (مکان و موقعیتی که در داخل سیکل نوسان اشغال کرده ) برای نقاط مجاور متفاوت می‌با شد و علت آن نیز این است که نوسان در زمان‌های متمایز به این نقاط می‌رسد. به صورت مشابه، پردازش فرآیندهای موج که از مطالعه درباره پدیده‌های موجی با سرچشمه‌هایی متفاوت با سر چشمه امواج صوتی حاصل می‌شود می‌تواند برای فهم هر چه بیشتر پدیده‌های صوتی بسیار با اهمیت باشد. یک مثال مناسب از این نمونه، قاعده تداخل یانگ می‌باشد ( یانگ،۱۸۰۲ ) این اصل برای اولین بار در تحقیقات یانگ پیرامون نور مطرح شد و هنوز نیز می‌تواند مطابق تعدادی از مفاهیم خاص دیگر ( برای مثال، پخش شدن صوت توسط صدا ) موضوعی پژوهشی در مطالعه صوت باشد.

امواج متناوب توسط فاکتورهای اوج (بالاترین نقاط در امواج) و پایین‌ترین نقاط توصیف می‌شوند و البته ممکن است گاهی بر اساس طولی یا عرضی طبقه بندی گردند. امواج عرضی به امواجی اطلاق می‌شود که دارای ارتعاش‌هایی عمود بر جهت و انتشار موج باشند. مانند امواج طناب و امواج الکترومغناطیسی. امواج طولی دسته‌ای از امواج هستندکه در جریان انتشار موج دارای نوسانات موازی هستند مانند بیشتر امواج صوتی. زمانی یک شی بر روی موج یک آبگیر به بالا و پایین برود، حرکت بر روی یک مسیر دوار را تجربه می‌کند زیرا این امواج، امواج عرضی یا سینوسی نمی‌با شند.

B=در آب‌های کم عمق

ریز موج‌ها روی سطح برکه در حقیقت ترکیب طولی و عرضی امواج هستند. بنابراین نقاط روی سطح، مسیر دایره‌ای را دنبال می‌کنند ونقاطی که روی سطح قرار می‌گیرنداز این مسیر دایره‌ای تبعیت می‌کنند.تمام امواج می‌توانند موارد زیر را تجربه کنند:

موج مستقیم از طریق برخورد با سطح منعکس کننده تغییر می‌یابند = انعکاس

موج مستقیم از طریق مداخله یک شی جدید تغییر می‌یا بند = انعکاس

خم شدن امواج مانند تاثیر متقابل آنها در برابر موانعی است که در مسیرشان وجود دارد = پراش بیشترین شناخت طول موج روی حالت پرش شی است.

موقعیت دو موج که با هم برخورد می‌کنند =تداخل

موجی که با بسامد شکسته می‌شود = انتشار

حرکات نوسان و موج موج نوری در مسیر مستقیم – خطوط انتشار

یک موج اگر بتواند فقط در مسیر مستقیم نوسان کند دوگانگی می‌یابد. دوگانگی عرضی موج حاکی از نوسان مستقیم آن است و عمود برجهت حرکت است. امواج طولی مانند امواج صوتی دوگانگی بروز نمی‌دهند زیرا این امواج نوسان مستقیم در طول حرکت دارند و با فیلتر پولازیزه گر پولاریزه می‌شوند.

مثال: امواج سطح اقیانوس که با صخره‌ها برخورد می‌کنند. امواج سطح اقیانوس که پرتلاطم هستند در میان آب منتشر می‌شوند. امواج رادیو یی، ریز موج‌ها، مادون قرمز، امواج مرئی، فرابنفش، پرتو x و پرتو گاما از پرتو افکنی پرتوهای الکترومغناطیسی ساخته شده‌اند. در این شرایط انتشار بدون وجود محیط در میان خلأ ممکن است. این امواج الکترومغناطیس در ۲۹۹ و ۷۹۲ و ۴۵۸ متر بر ثانیه در خلأ حرکت می‌کنند.

انواع موج

صوت یک موج مکانیکی است که در میان هوا، مایعات و جامدات منتشر می‌شود. موج ترافیک (یعنی انتشار متفاوت و متراکم وسایل نقلیه و . ) که می‌تواند به عنوان مدلی از امواج سینماتیک باشد. مانند اولین طرح آقای .J.Mلایت هیل. امواج لرزه‌ای در زمین به صورت برشی S و طولی P می‌باشند که در سطح زمین و بین لایه‌ها به موجهای لاو L و رایلی R هم تبدیل می‌شوند. امواج گرانشی که عبارتند از نوسانات و بالا و پایین شدن در انحنای زمان -فضا که به وسیله اصل عمومی نسبیت پیش بینی شده‌است .این امواج چند بعدی هستند و به طور تجربی مشاهده می‌شوند.

امواج ساکن: در گردش سیالات اتفاق می‌افتند و از طریق تأثیر کرولیز ذخیره می‌شوند.

توصیف ریاضی

یک موج با دامنه ثابت است.

شکل و نمایشی از یک موج (منحنی آبی رنگ که خیلی سریع تغییر می‌کند) و پوشش آن (منحنی قرمزکه با سرعت آهسته تری تغییر می‌کند)

به عقیده ریاضیدانان ساده‌ترین یا اساسی‌ترین موج، امواج هارمونیک سینوسی است که آن را با توصیف می‌کند. که A دامنه موج است یعنی بیشترین مقدار بی نظمی در طول نوسان موج (بیشترین فاصله از بلندترین نقطه اوج تا تعادل در یک نمونه کامل، یعنی ماکزیمم مسافت قایم بین مبدأ و موج.) واحد دامنه به نوع موج بستگی دارد. موج‌هایی که روی طناب هستند دامنه شان به صورت یک بعد بیان می‌شود. امواج صوتی مانند فشار (پاسکال) و امواج الکترومغناطیس مانند دامنه‌ای از میدان الکتریکی (ولت / متر)بیان می‌شوند. دامنه ممکن است ثابت باشد (در این شرایط موج یا cw هست یا موج ثابت) یا ممکن است با زمان و موقعیت تغییر کند. فرم متغیر دامنه، موج پوششی نامیده می‌شود.

طول موج ( اشاره به ) مسافت بین دو قله متوالی (یا یک فرورفتگی و برجستگی) است. معمولاً واحد آن متر است و همچنین با نانومتربرای طیف الکترومغناطیس بخش نوری بیان می‌شود. یک تعداد موج K می‌تواند با طول موج به هم ربط داده شود. امواج را می‌توان به وسیله حرکت هارمونیک نشان داد. دوره T، زمان برای یک نوسان کامل موج است.

بسامد f (که با نشان می‌دهند) تعداد دوره‌هایی است که در واحد زمان انجام می‌دهند (برای مثال یک ثانیه) و آن با هرتز اندازه گیری می‌شود.

بسامد ودوره عکس یکدیگرند.

بسامد زاویه‌ای بیان کننده بسامد از نظر رادیان است و بستگی به بسامد دارد. بسامد زاویه‌ای با بسامد از طریق رابطه زیر ارتباط دارد:

بیان می‌شود و دومین، سرعت گروهی است که سرعت متغیری در شکل‌های متنوع موج ایجاد می‌کند. این سرعت می‌تواند به موج منتقل شود. و با فرمول زیر ارائه می‌شود:

معادله موج

معادله دیفرانسیل موج به صورت زیر نوشته می‌شود.

در اینجا سرعت انتشار موج می‌باشد. جواب این معادله (در حالت یک‌بعدی) به صورت زیر است ( دامنه موج است.):

عدد موج، سرعت زاویه‌ای، طول موج، فاز، دوره تناوب و بسامد حرکت نوسانی نام دارند.

معادله موج در سه بعد است که با فرمول زیر بیان می‌شود.

\frac<\partial^2 u> <\partial t^2>= \nabla^2 u. \, " /> که به صورت معادله لاپلاسی می‌باشد.

سرعت v هم به شکل موج و هم به محیطی که موج از طریق آن منتقل می‌شود بستگی دارد . یک راه حل کلی برای معادله موج در یک بعد تو سط دی–آلبرت داده شده‌است. که به این صورت است:

این راه حل را می‌توان به صورت دو پالس که در جهات مخالف حرکت می‌کنند( F در جهت x و G در خلاف جهت x)در نظر گرفت. اگر مادر معادله بالابه جای x ، xوy وz جایگزین کنیم آن وقت ما انتشار موج در سه بعد را تو صیف می‌کنیم. معادله شرودینگر رفتار موج گونه ذرات را در مکانیک توصیف می‌کند. راه حل‌هایی برای این معادله، عبارتند از توابع موجی که می‌توانند به شرح سرانجام احتمالی ذرات بپردازند . موج ساده یا متحرک که گاهی موج پیش رو نیز نامیده می‌شود، اختلالی است که با دو عامل زمان t و مسافت z تغییر می‌کند. که با فرمول زیر ارائه می‌شود.

جایی که (A(z,t پوشش دامنه‌ای که برای موج داریم و K تعداد موج و نمایانگر فاز موج است. سرعت فاز v_p این موج توسط = \lambda f, \, " /> نشان داده می‌شود. ( نمایانگر طول موج است.

امواج ایستاده

موج ایستاده که با عنوان موج ساکن نیز شناخته می‌شود موجی است که در وضعیت ثابت باقی می‌ماند. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که وسیله‌ای در مسیری خلاف جهت موج در حرکت باشد و یا این موج می‌تواند در نتیجه تداخل دو موج از دو سوی متفاوت ایجاد شود. مجموع دو موج منتشر شده از سوی مقابل هم (با دامنه و بسامد یکسان) یک موج ایستاده را به وجود می‌آورد. به طور عادی، موج ایستاده زمانی تولید می‌شود که انتشار موج دورتر از مانع باشد. بنابراین، علت انعکاس موج وجود یک موج مخالف است. به عنوان مثال، زمانی که تار ویولن جابه جا می‌شود امواج طولی منتشر می‌شوند تا جایی که تار در جایش محکم قرار گیرد. بالاتر از جایی که موج بر می‌گردد در خرک و مهره دو موج در فاز مخالف هم هستند و یکدیگر را دفع می‌کنند در نتیجه یک گره تولید می‌شود. در وسط راه، بین دو گره یک شکم تولید می‌شود جایی که دو موج از سوی مقابل هم منتشر می‌شوند موج‌ها روی هم افزایش می‌یابند و عضو بیشینه می‌شوند و به طور معمول انرژی برای انتشار موج نمی‌ماند.

لرزش طبیعی اکوسیتیک، تشدید کننده هلم هولتز و دریچه لوله صوتی.

انتشار میان طناب

فیزیک3 فصل3 نوسان و موج

آموزش فیزیک3 فصل3 نوسان و موج به صورت کامل برای شما قرار داده شده است. همانطور که میدانید این فصل در کنکور سال 98 بیشنرین تعداد سوال را به خودش اختصاص داد. این فصل با 4 سوال پرسوال ترین فصل فیزیک در کنکور تجربی سال 1398 شد. حالا شما می توانید با تمرکز بر مباحث این فصل 13% از کنکور خودتون رو بیمه کنید. در ضمن اگر برای دوران جمع بندی برنامه ندارید حتما مقاله برنامه دوران جمع بندی رو مطالعه کنید.

قسمت اول: نوسان در فصل نوسان و امواج

مفهوم نوسان

تست نوسان

قسمت دوم:موج در فصل نوسان و امواج

مفهوم موج

تست موج

تست شماره 1:

تست شماره2:

قسمت سوم: نقش موج در فصل نوسان و امواج

مفهوم نقش موج

تست نقش موج

تست شماره 1:

تست شماره 2:

قسمت چهارم: صوت در فصل نوسان و امواج

مفهوم صوت

تست صوت

تست شماره 1

تست شماره 2

تست شماره 3

قسمت پنجم: بازتاب موج در فصل نوسان و امواج

مفهوم بازتاب موج

تست بازتاب موج

تست شماره 1

تست شماره 2

امیدوارم از مقاله آموزش فیزیک3 فصل3 نوسان لذت برده باشید.

شاید دوست داشته باشید

آموزش استوکیومتری بازده درصدی و سوالات آن

1 می, 2020

خواص دوره‌ای و شعاع اتمی

27 آوریل, 2020

فیزیک3 فصل2 دینامیک (نیروی اصطکاک)

9 می, 2020

فیزیک3 فصل2 دینامیک (نیروی عکس العمل سطح)

تحلیل سوالات کنکور 1400

1 جولای, 2021

درصد جرمی در محلول ها و تست های آن

این پست دارای 7 نظر است

خواستم ازتون تشکر کنم اقای دهقانی
که اینقدررر مارو حمایت کردین و
قدم به قدم به مایاد دادید چطور مسیر کنکور رو طی کنیم و همیشه پاسخگوی ما بودید و وقت گذاشتید
از همه مهمتره برنامه های اصولی و بینظیرتون و تدبیرهای فوق العاده ای که برای قسمت های مختلف سال داشتین همه چیز دقیق و به موقع
خوشحالم که با همچین سیستم برنامه ریزی شده ای اشنا شدم

اکثر آموزش ها بخشی از تدریس رو میگن بقیه رو نمیگن، مرسی که اینقدر کامل بود

آموزش هاتون خیلی مفیده … کاربردی و دقیق . خیلی گشتم تا چنین سایتی پیدا کردم که اینقدر همه چیز دسته بندی شده و رو نظم باشه …واقعا ممنونم و منتظر ویدیوهای بیشتری هستم.

سلام ممنون از آموزش هاتون . میخواستم بدونم این فصل تو کنکور چقدر اهمیت داره؟ و چند تا سوال ازش میاد؟

این فصل تقریبا مهم ترین فصل از جهت تعداد سوالات در کنکور سراسری است. در سال در کنکور تجربی از این فصل 4 سوال طرح شد که بیشترین تعداد سوال از یک فصل بود.

سلام فارغ تجربی هستم و هنوز این فصل رو شروع نکردم به نظرتون برای من که سطح معمولی دارم این فصل سخت نیست؟ و بهتر نیست اصلا نخونمش؟

سلام
اگر منظورتون فارغ نظام جدید هست با توجه به عقب افتادم مجدد کنکور مطالعه این نوسان و موج نوسان و موج فصل توصیه میشه اما اگر نظام قدیم هستید این آموزش بخشی از فصل 3 تا 6 کتاب پیش دانشگاهی است.

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ

چرا کابونتو ؟

بارها از پدرانمان یا سایر اقوامی که سن بیشتری دارند شنیدیم که زمان ما اصلا کتاب درست و درمونی نبود و ما فقط کتاب درسی رو می خوندیم (همراه با نوعی طعنه که یعنی شماها دارید چیکار می‌کنید) اما امروزه بر خلاف گذشته ما به جای کمبود اطلاعات با مشکل زیادبودش مواجه هستیم. جزوه‌های متنوع، کتاب‌های رنگ و وارنگ، اساتید عجیب و غریب و کلی ویدیو آموزشی که دانش آموزها تو اون ها گم میشن .
پس کابونتو تصمیم گرفته به این فضای پرمحتوا اما بی‌نظم و شلوغ یک نظم خیلی خوب بده تا اینکه شما بدون اتلاف وقت و تبلیغات بی سر و ته به مطالعه و رشد و پیشرفت مشغول باشید…
در هر بخش فهرست منظمی رو در اختیار شما عزیزان قرار می‌دهیم. لذت ببرید…

فیزیک سال دوازدهم(نوسان و امواج 1) یحیوی

آموزش (فیزیک پایه دوزادهم) نوسان و امواج بخش (اول) برای رشته ریاضی و تجربی با تدریس مهندس مهدی یحیوی، کاری جدید از موسسه ونوس پیش روی شماست. بسته فیزیک دوزادهم در قالب 7 لوح فشرده با جایگذاری سرفصل های نوسان دوره ای، سرعت، رابطه بعد از زمان یک نوسانگر، حل تمرین های نوسان، دینامیک حرکت نوسانی، انرژی نوسانگر، دستگاه فلز و فنر و آونگ، فرکانس تحریک، تشدید یا رزوناس به طور کامل در فیزیک سال 12 استاد یحیوی در دسترس می باشد.

جزوه : دارد

همان طور که از نام فیزیک دوازدهم فصل نوسان بخش اول پیداست، فیزیک دوازدهم نوسان و امواج به دلیل گستردگی بحث به 2 بخش اول و دوم تقسیم شده است. محصول پیش روی شما قسمت اول مجموعه فیزیک نوسان و امواج می باشد. این مجموعه در ادامه بسته اول (حرکت شناسی) و بسته دوم (دینامیک ذره و حرکت دایره‌ای) تولید و منتشر شده است. لازم به ذکر مجدد است بخش دوم این مجموعه هم اکنون در بسته جداگانه ارایه می شود.

علوم تجربی

دوره یا زمان یک نوسان: در حرکت نوسانی به مدت زمانی که طول می کشد تا نوسانگر یک نوسان کامل انجام می دهد، دوره می گوییم.

دوره را با نماد T نشان داده می شود.

یکای اندازه گیری دوره: ثانیه (S).
نکته: هر چه نوسانگر تندتر نوسان کند، زمان هر نوسان آن کوتاه تر می شود.
بسامد: به تعداد نوسان هایی که یک نوسانگر در مدت یک ثانیه انجام می دهد، بسامد یا فرکانس می گویند.
بسامد را با نماد f نشان می دهند.

یکای اندازه گیری: هرتز (Hz)
نکته: هر چه نوسانگری تندتر نوسان کند، زمان هر نوسان کم تر و بسامد آن بیش تر می شود.
رابطه ی بین دوره و بسامد: دوره و بسامد در حرکت نوسان ساده، وارون یکدیگرند.

نکته 1: دوره ی نوسان آونگ ساده: زمان یک نوسان کامل در آونگ ساده بستگی به طول آونگ و شتاب جاذبه در محل دا ر د.

نکته 2: دوره نوسان دستگاه وزنه – فنر
دوره نوسان وزنه متصل به فنر به جرم وزنه وجنس فنر و ساختمان آن بستگی دارد.

m = جرم وزنه
k = ثابت فنر- ( به جنس فنر بستگی دارد )

تولید موج: اگر سنگ کوچکی را در آب آرام استخر یا برکه ای بیاندازد، در محل برخورد سنگ با آب، دایره ای تشکیل می شود که شعاع آن به تدریج افزایش یابد، به عبارت دیگر در سطح آب «تک موجی» تشکیل می شود که به صورت دایره به هم ی جهت ها منتشر می شود.

اقسام موج: امواج را علاوه بر دو حالت کلی مکانیکی و الکترو مغناطیسی به دو نوع طولی و عرضی نیز طبقه بندی می شوند.

1) امواج طولی: «موجی است که راستای نوسان ذره های محیط، موازی با راستای انتشار موج، باشد.»
اگر چند حلقه از فنری را متراکم کنیم و یکبار آن را رها سازیم، مشاهده خواهیم کرد که این حالت تراکم در طول فنر منتشر می شود حلقه های متراکم فنر پس از آزاد شدن، در اثر نیروی برگرداننده ای که ایجاد شده منبسط می شوند و انبساط آن ها سبب متراکم شدن تعدادی از حلقه های بعدی می شود. و این تراکم و انبساط در طول فنر منتشر می شود.
راه تشخیص موج طولی: وقتی موج طولی در فنر منتشر می شود، حلقه های فنر متناوبا به یکدیگر نزدیک و یا از یکدیگر دور می شوند وقتی به یکدیگر نزدیک می شوند، حلقه های متراکم شده و وقتی از یکدیگر دور می شوند حلقه ها انبساط پیدا می کنندو
«موج ها ی طولی در فنر با همین تراکم و انبساط ها قابل تشخیص است.»

) امواج عرضی: «موجی است که در آن امتداد ارتعاش و امتداد انتشار عمود باشد.»
یک طرف ریسمان یا فنر بلندی را به دیوار می بندیم و طرف دیگر آن را به دست می گیریم، به طوریکه ریسمان افقی قرار گیرد اگر انتهای ریسمان را با یک تکان سریع کمی به بالا و پایین وضع تعادل به حرکت در آوریم، یک تک موج در طول ریسمان منتشر می شود، به طوریکه هر نقطه از ریسمان پس از دریافت موج به بالا و پایین حرکت می کند.
راه تشخیص موج عرضی: موج عرضی در طناب یا فنر با قله ها و دره های ایجاد شده قابل تشخیص است.

توجه: امواج عرضی نمی توانند در گازها و مایعات منتشر شوند.

چشمه ی موج: به جسمی که در یک محیط موج ایجاد می کند، یک چشمه ی موج می گویند(مانند دیایازون)
جابه جایی موج در یک محیط را انتشار موج می گویند. وقتی موج در یک محیط مثلا سطح آب یا در طول فنر منتشر می شود، به هر ذره از محیط که می رسد آن ذره را وادار به حرکت نوسانی می کند، بدون آن که ذره همراه موج از جایی به جای دیگر منتقل شود.

ویژگی های موج:

هر موج دارای چهار ویژگی است:

1- سرعت انتشار: موج در هر محیط با سرعت معینی منتشر می شود. سرعت انتشار در یک محیط به جنس و حالت محیط و شرایط فیزیکی آن بستگی دارد.

نکته: در محیطی که شرایط فیزیکی در تمام جهات آن یکسان باشد(محیط همگن)، سرعت انتشار موج مقداری ثابت است.
نماد سرعت انتشار:V
یکای اندازه گیری: متر بر ثانیه

2- بسامد (فرکانس): تعداد نوسانهایی که نوسانگر در مدت یک ثانیه انجام می دهد.
نماد فرکانس:f
یکای اندازه گیری:هرتز Hz

3- طول موج: فاصله ی هر دو برجستگی(قله ی موج) پیاپی، یا فاصله ی هر دو فرورفتگی(قعر موج) پیاپی را طول موج می نامند.
طول موج را با λ نشان می دهند.

یکای اندازه گیری: متر(m)

4- دامنه موج: حداکثر فاصله ای که مولکول ها از وضع تعادل خود می گیرند، دامنه ی موج نامیده می شود و معمولا با حروف A یا a نشان می دهند.

امواج مکانیکی غیراز امواج طولی و عرضی، انواع دیگری از موج نیز دارند که عبارتند از:
1- موج پیچشی:

در موج طولی و عرضی مسیر هر ذره نوسانی یک خط مستقیم است. در موج پیچشی مسیر هر ذره قوسی از یک دایره است. برای ایجاد یک موج پیچشی در یک فنر باید سر فنر را به نقطه ای ثابت بسته و سر دیگر آن را در جهت عقربه های ساعت و خلاف آن با یک حرکت نوسانی منظم به چرخش در آوریم. در این صورت همه نقاط فنر حول محور آن دارای حرکت تناوبی خواهند شد و موج پیچشی در فنر منتشر می شود. در این حالت راستای انتشار و ارتعاش دقیقا مشخص نیست.

2- امواج ایستاده:

اگر سیمی را به دو نقطه A و B محکم ببندیم و به آن ضربه ای بزنیم موجی ایجاد شده و پس از برخورد به مانع در خلاف جهت اول بر می گردد و در طول سیم تعدادی گره و شکم ایجاد می شود که به آن موج ایستاده یا ساکن می گوییم.
مثال: امواج صوتی در تارهای مرتعش و لوله های صوتی

3- امواج مسطح و کروی:
امواج را می توان، بسته به محیط انتشار آن ها، به امواج یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی طبقه بندی کرد.
در طناب و فنر، موج در بعد طولی، و بر سطح آب، موج در بعدهای طول و عرضی و در فضا موج در سه امتداد متفاوت، انرژی منتشر می کنند.
اگر موج در فضا منتشر شود، نقاط مختلف فضا تحت تاثیر انرژی امواج قرار می گیرند. اگر شعاع های موج موازی باشند و موج در یک محیط همگن منتشر شود، موج مسطح خواهد بود و چنانچه موج در یک نقطه تولید شود و در محیط سه بعدی همگن انتشار یابد، شعاع های موج، شعاع های واگرا خواهند بود و موج کروی خواهیم داشت.

4- موج پلاریزه:

اگر ارتعاشات در یک راستای ثابت صورت گیرد، به طوری که راستای انتشار و راستای ارتعاش در یک صفحه ثابت قرار داشته باشد، موج را پلاریزه می گویند.
معادله ی موج: در مثلث موج انگشت خود را روی کمیتی که می خواهید حساب کنید قرار دهید و عمل ریاضی باقیمانده را انجام دهید.

مثال: یک خواننده نتی را با فرکانس 256هرتز می خواند. اگر سرعت صوت در هوا 340 متر بر ثانیه باشد، طول موج این نت را محاسبه کنید.

پاسخ: ابتدا انگشت خود را بر روی λ قرار دهید، سپس عمل ریاضی باقی مانده (تقسیم) را انجام دهید.

موج و انرژی :

موج ها با خود انرژی حمل می کنند یعنی با حرکت خود، انرژی را از ذره ای به ذره ی دیگر انتقال می دهند.
به عبارت دیگر، ذره های محیط با حرکت نوسانی خود، انرژی را ذره به ذره در محیط پیش می برند.

آب لرزه (سونامی):
گاهی در اثر وقوع زمین لرزه در بستر اقیانوسها یا آتش فشان ها و لغزش های بزرگ زیر دریا، امواج بسیار پر قدرتی به وجود می آیند که به آن آب لرزه یا سونامی (Tsunami) می گویند. این امواج در اثر حرکت ناگهانی مقدار زیادی آب در امتداد قائم به وجود می آیند و با سرعتی بسیار زیادتر از موج های سطح آب، منتشر می شوند.

موج های صوتی:
هر صوتی دارای انرژی است و به صورت موج از چشمه های صوت انتشار می یابد. موج های صوتی از نوع امواج طولی هستند.
موج صوتی را باید توسط یک جسم مرتعش تولید کرد. به هرجسمی که صوت تولید می کند، چشمه صوت می گویند.
حنجره انسان یک چشمه ی صوت است. با عبور دادن هوا از حنجره، تارهای صوتی آن را به ارتعاش در می آورد. وارتعاش تارهای صوتی صوت را به وجود می آورد. در واقع ارتعاش تارهای صوتی به مولکولهای هوا انرژی منتقل می کند و موج صوتی تولید می شود.

نکته: سرعت صوت در جامدها بیش تر از مایعات و در مایعات بیش تر از گازهاست، هر چه ماده متراکم تر باشد، سرعت صوت در آن بیش تر است. در مواد جامد مولکول ها نسبت به گازها به یکدیگر نزدیک ترند و در نتیجه سرعت صوت در آن ها بیش تر است.

موج های صوتی را برحسب بسامد آن ها به سه گروه تقسیم می کنند.

1- صوت:

به موج های صوتی که بسامد آن ها در حدود 20 تا 20000 نوسان در ثانیه باشد، صوت می گویند.
برای آنکه صوتی روی گوش انسان اثر بگذارد و شنیده شود، باید بسامد آن در این محدوده باشد، به این محدوده، محدوده ی شنوایی انسان گفته می شود.

2- فرو صوت:

صوت هایی که بسامد آن ها کم تر از 20 هرتز باشد، فروصوت گفته می شود.

3- فرا صوت:

صوت هایی که بسامد آن ها از 20000هرتز بیش تر باشد، فراصوت گفته می شود.

کاربردهای فراصوت:
1- امروزه فرا صوت و استفاده آن در صنعت پزشکی اهمیت بسیار دارد. به عنوان مثال در پزشکی از فراصوت برای بررسی جنین در بدن مادر و اطلاع از وضعیت و اطمینان از سلامتی آن استفاده می شود.
2- از فراصوت در جستجوی تومورها و دیگر عوامل غیر طبیعی حفره شکمی و بررسی قلب استفاده می شود.
3- امواج فرا صوت می توانند دستگاههای پزشکی و دندانپزشکی را تمیز کنند.
4- از یک باریکه ی پر انرژی فراصوت برای بریدن بافتهای بدن استفاده می شود.

در صنعت:

یک باریکه ی فراصوت می تواند شکاف های ظریف (باریک) فلزات، آسفالت جاده ها یا لاستیک را آشکار سازد.

زمین شناسان باریکه ا ی از امواج فراصوت را به درون زمین می فرستند و با بررسی پژواک ها، می توانند به نوع سنگ ها و مواد کانی زیر زمینی پی ببرند. همچنین می توانند با مطالعه پژواک های فراصوت، در مورد احتمال وجود نفت در لایه های زیر زمین نظر بدهند.

امواج الکترو مغناطیسی:
نوعی از امواج که می توانند در خلا منتشر شوند و نیاز به محیط مادی ندارند را موج الکترو مغناطیسی می نامند.
موج های الکترو مغناطیسی از بسامد های بسیار بالا(طول موج بسیار کوتاه که پرتوهای گاما نام دارند) تا بسامدهای بسیارکم (طول موج های بسیار بلند که امواج رادیویی نام دارند) را شامل می شوند.

تفاوت موج های الکترو مغناطیسی و موج های صوتی:
1- سرعت موج های صوتی در هوا در دمای معمولی حدود 340 متر برثانیه است در حالی که سرعت انتشار موج های الکترومغناطیسی در هوا حدود 000/000/300 متر بر ثانیه است.
2- امواج صوتی برای انتشار نیاز به محیط مادی دارند در حالیکه امواج الکترو مغناطیسی از خلا نیز می گذرند.
3- امواج صوتی از نوع امواج طولی و امواج الکترومغناطیسی از نوع عرضی هستند.

شباهت موج های الکترومغناطیسی و موج های صوتی:

هر دو با خود انرژی حمل می کنند.

نکته: موج های الکترومغناطیسی را بر حسب بسامد و کاربرد آن ها نامگذاری می کنند.
جدول زیر انواع موج های الکترومغناطیس را از موج های بسیار کوتاه تا موج متوسط نشان می دهد. به این گستره، طیف الکترو مغناطیسی می گویند.

نکته: موج های الکترو مغناطیس در این طیف برحسب طول موج مرتب شده اند.

نوسان

تا کنون در مجله فرادرس، مقالات و آموزش‌های متنوعی را در موضوع «نوسان» منتشر کرده ایم. در ادامه برخی از این مقالات مرتبط با این موضوع لیست شده اند. برای مطالعه هر مقاله، لطفا روی عنوان آن کلیک کنید.

در این ویدیو آونگ های جفت شده را مشاهده می‌‌کنید که انرژی جنبشی از طریق نخ رابط بین آن‌‌ها به صورت متناوب منتقل می‌‌شود. همانطور…

آونگ شنی، با نوسانی که انجام می‌دهد، یک منحنی سینوسی زیبا را بر روی نوار نقاله به تصویر می‌کشد. نوار نقاله، با سرعت ثابت حرکت…

در این مطلب مجموعه مقالات مربوط به اسیلاتورهای خطی نوسان و موج فهرست شده‌اند. یکی از مهم‌ترین بخش‌های هر مدار برای تولید نوسان، اسیلاتورها هستند. اسیلاتور یک مدار الکترونیکی…

موج‌های سینوسی باعث سردرگمی افراد زیادی می‌شوند. البته همه ما می‌توانیم برخی از فرمول‌های مثلثات را به خاطر آورده و خطوطی را روی مثلث‌ها ترسیم…

با فرادرس

آموزش‌های ویدئویی فرادرس

همراه شوید

سازمان علمی و آموزشی «فرادرس» (Faradars) از قدیمی‌ترین وب‌سایت‌های یادگیری آنلاین است که توانسته طی بیش از ده سال فعالیت خود بالغ بر ۱۲۰۰۰ ساعت آموزش ویدیویی در قالب فراتر از ۲۰۰۰ عنوان علمی، مهارتی و کاربردی را منتشر کند و به بزرگترین پلتفرم آموزشی ایران مبدل شود. فرادرس با پایبندی به شعار «دانش در دسترس همه، همیشه و همه جا» با همکاری بیش از ۱۸۰۰ مدرس برجسته در زمینه‌های علمی گوناگون از جمله آمار و داده‌کاوی، هوش مصنوعی، برنامه‌نویسی، طراحی و گرافیک کامپیوتری، آموزش‌های دانشگاهی و تخصصی، آموزش نرم‌افزارهای گوناگون، دروس رسمی دبیرستان و پیش دانشگاهی، آموزش‌های دانش‌آموزی و نوجوانان، آموزش زبان‌های خارجی، مهندسی برق، الکترونیک و رباتیک، مهندسی کنترل، مهندسی مکانیک، مهندسی شیمی، مهندسی صنایع، مهندسی معماری و مهندسی عمران توانسته بستری را فراهم کند تا افراد با شرایط مختلف زمانی، مکانی و جسمانی بتوانند با بهره‌گیری از آموزش‌های با کیفیت، به روز و مهارت‌محور همواره به یادگیری بپردازند. شما هم با پیوستن به جمع بزرگ و بالغ بر ۶۰۰ هزار نفری دانشجویان و دانش‌آموزان فرادرس و با بهره‌گیری از آموزش‌های آن، می‌توانید تجربه‌ای متفاوت از علم و مهارت‌آموزی داشته باشید. مشاهده بیشتر

هر گونه بهره‌گیری از مطالب مجله فرادرس به معنی پذیرش شرایط استفاده از آن بوده و کپی بخش یا کل هر کدام از مطالب، تنها با کسب مجوز مکتوب امکان پذیر است.
© فرادرس ۱۴۰۱