ما هي مجالات الانضغاط والتصدع في الموجات؟

يمكن أن تتخذ الموجات شكلين أساسيين: عرضية ، أو حركة صعودًا وهبوطًا ، وضغطًا طوليًا ، أو ضغطًا ماديًا. تشبه الموجات المستعرضة أمواج المحيط أو الاهتزازات في سلك البيانو: يمكنك بسهولة رؤية حركتها. وبالمقارنة ، فإن موجات الانضغاط هي طبقات متناوبة غير مرئية من الجزيئات المضغوطة والمتخلخلة. تنتقل موجات الصوت والصدمة بهذه الطريقة.

يمكن أن تنتقل موجات الانضغاط فقط من خلال نوع من الوسائط المادية ، مثل الهواء أو الماء أو الفولاذ. لا يمكن للفراغ أن يحمل موجات ضغط ، لأنه لا يحتوي على مادة لتوصيل الطاقة. اعتمادهم على وسيط يعني أن هذه موجات ميكانيكية ، والوسيط يحدد سرعة حركتها. سرعة الصوت في الهواء ، على سبيل المثال ، هي 346 مترًا في الثانية. مادة كثيفة مثل الفولاذ تصدر الصوت بسرعة 6100 متر في الثانية.

إذا كان بإمكانك رؤية موجة انضغاطية تتحرك في الهواء ، فسترى منطقة من الجزيئات مضغوطة في الاتجاه الذي تنتقل منه الموجة. تصبح الجزيئات أكثر تخلخلًا بعد نقطة الانضغاط القصوى ، حتى ترى منطقة ذات ضغط أقل بها أقل عدد من جزيئات الهواء. يصبح الهواء أكثر كثافة بشكل تدريجي بعد هذه النقطة ، حتى تصل إلى أقصى ضغط مرة أخرى. المسافة بين أقصى ضغط أو نقاط الخلخلة هي طول موجي واحد. مع ارتفاع تردد الموجة ، يصبح طولها الموجي أقصر.

تتداخل موجتان أو أكثر ، تعبران نفس النقطة في وسط ، مع بعضها البعض. يمكنك أن ترى هذا إذا أسقطت حجرين في بركة ثابتة ؛ تنتشر التموجات وتتداخل مع بعضها البعض. يحدث الشيء نفسه مع موجات الضغط. إذا التقت نقطة ضغط بنقطة مخلخلة ، فسيلغي الاثنان بعضهما البعض. إذا اجتمعت نقطتا ضغط ، فإنهما تعززان بعضهما البعض ، مما يخلق نقطة بها ضعف الضغط.

طائرة نفاثة تتحرك في الهواء أسرع من سرعة الصوت تنتج دويًا صوتيًا. بينما تتحرك الطائرة إلى الأمام ، تتراكم جزيئات الهواء أمامها ، مثل الثلج أمام المحراث. لا تتحرك طبقات الهواء المضغوطة والمخلخلة مباشرة من المصدر ، كما تحصل مع الصوت. تشكل موجة الصدمة نمطًا على شكل مخروطي مع طرف يسبق المستوى مباشرة ، وتتحرك موجات الانضغاط خلفها في دوائر أكبر باستمرار.