ما هي الموجات الثابتة والمتقدمة؟
ما هي الموجة Wave؟
تعتبر الموجة اضطرابًا له قدرة انتشار عبر وسيط دون نقل المادة. وببساطة، يمكننا القول، أنّ تذبذب الاضطراب يؤدي إلى موجة. في الأساس، يُعرف النمط الذي تمّ الحصول عليه بدون أي تدفق محدد للمادة باسم الموجة. إرسال الإشارة عبر الموجات هو أساس أنظمة الاتصال.
تعريف الموجة الثابتة Stationary Wave:
الموجات الثابتة أو الموجات الواقفة (Standing Waves)، هي الموجات التي تمتلك حركة متذبذبة رأسية ولكنّها لا تخضع لحركة أمامية في اتجاه أفقي. إنّه نتيجة تراكب موجتين متطابقتين لهما نفس الاتساع والتردد اللذان ينتشران في الاتجاه المعاكس.
وكما تولد الموجة الثابتة نمط اهتزاز داخل الوسط وبالتالي تكون الطاقة محصورة فيه. لا يبدو أنّها تتحرك أبدًا لأنّ النقاط القريبة من الموجة ذات مرحلة مماثلة وبالتالي لا تنتقل الطاقة من نقطة إلى أخرى. هنا تتأرجح جميع الجزيئات مع سرعتها المحددة وبالتالي لا تنتقل الطاقة من خلال الاهتزاز وبالتالي فهي محصورة داخل الوسط.
تعريف الموجة المتقدمة Progressive Wave:
الموجة المتقدمة أو المتنقلة (traveling wave)، هي الموجة التي تسمح بانتشار الطاقة عبر الوسط بينما تنتقل الموجة باستمرار في اتجاه واحد حيث يظل الاتساع ثابتًا. في الأساس، تنقل الجزيئات في الموجة التدريجية طاقتها المتذبذبة في الاتجاه الأمامي. هذا يؤدي إلى انتشار الطاقة من نقطة إلى أخرى عبر الوسيط. هنا تتحرك جسيمات الموجة بشكل مستمر وبسرعة انتشار قصوى مماثلة. ويوجد منها نوعان: موجات طولية (longitudinal waves) وموجات عرضية (transverse waves).
الفرق بين الموجات الثابتة والمتقدمة:
كل من الموجات الثابتة والمتقدمة هما فئتان تصنف فيهما الموجة. لوحظ الفرق الكبير بين الموجات الثابتة والمتقدمة على أساس الطاقة المكونة للموجات. في الموجة الثابتة، لا يُلاحظ انتقال كبير للطاقة، حيث تكون الطاقة محصورة داخل الوسط. على العكس من ذلك، في الموجات المتقدمة، يتم نقل الطاقة بين الجزيئات للوصول إلى موضع معين.
جدول المقارنة بين الموجات الثابتة والمتقدمة:
| أسس المقارنة | الموجة الثابتة | الموجة المتقدمة |
| اسم آخر | الموجة الواقفة | الموجة المتنقلة |
| الأساس | الطاقة محصورة في الوسط. | يحدث نقل الطاقة من موقع إلى آخر داخل الوسط. |
| الاهتزاز الجزيئي | يُظهر كل جسيم من الموجة اهتزازًا مختلفًا في نفس اللحظة الزمنية. | يمتلك كل جسيم من الموجة اهتزازًا مشابهًا في لحظة زمنية مختلفة. |
| السعة المميزة للجسيمات | مختلفة | متشابهة |
| الحركة | غير قابل للتحويل بين الجسيمات. | تنقل بسهولة بين الجسيمات. |
| السرعة في متوسط الموقع | كل الجسيمات لها سرعتها القصوى. | جميع الجسيمات لها سرعة قصوى مماثلة. |
| القمم والقيعان | تظهر القمم والقاع للموجة وتختفي في الموضع الأوّلي. | تتحرك قمم وقيعان الشكل الموجي في الاتجاه الأمامي. |
| الطول الموجي | ضعف المسافة موجودة بين عقدتين متتاليتين أو عقدة مضادة. | المسافة بين نقطة من نفس المرحلة في نفس الوقت لحظة. |
الاختلافات الرئيسية بين الموجات الثابتة والمتقدمة:
- في حالة الموجة الثابتة، لا تنتشر الطاقة فصاعدًا لأنّ كل جسيم يمتلك اهتزازًا مميزًا خاصًا به. ولكن في الموجة المتقدمة، فإنّ سبب انتقال الطاقة من نقطة إلى أخرى هو انتقال الاهتزاز داخل جزيئات الموجة.
- تكون جسيمات الموجات الثابتة الموجودة في العقدة في حالة راحة تامة بينما يرتاح البعض الآخر لفترة زمنية قصيرة جدًا. مقابل ذلك، فإنّ جميع جسيمات الموجات التدريجية في حركة مستمرة وبالتالي لا تستريح بشكل دائم.
- ترتبط بعض السرعات المحددة بكل جسيم وخلال الحركة، في الوضع المتوسط، تصل الجسيمات إلى أقصى سرعتها في وقت واحد في الموجة الواقفة “الثابتة”. بينما في حالة الموجة المتقدمة “المتنقلة”، تتحرك جميع جسيمات الموجة بنفس السرعة القصوى في الموضع المتوسط.
- في الموجة الواقفة “الثابتة”، تكون حركة الجسيمات غير قابلة للتحويل ولكن في الموجة المتقدمة، تنتقل الحركة بسهولة إلى الجسيمات في الاتجاه الأمامي.
- بالنسبة للموجات الثابتة، تكون الطاقة محصورة داخل الوسط بينما تسمح الموجة المتقدمة بانتشار الطاقة عبر الوسط.
- لا تخضع الموجات الثابتة لحركة أمامية ونتيجة لذلك تومض قممها وقيعانها في الموضع الأولي. في حين أنّ هذا ليس هو الحال بالنسبة للموجة المتقدمة لأنّ الموجة تخضع لحركة أمامية، وبالتالي فإنّ القمم والقيعان تتحرك أيضًا.
- في الموجة الثابتة، يكون اتساع كل جسيم (0) عند العقدة، وبالتالي يختلف الحد الأقصى عند العقدة العكسية. ومع ذلك، في الموجة المتقدمة، يكون اتساع كل جسيم هو نفسه ولكن هناك تباين كبير في الطور.
لذلك، نرى أنّ الموجات الثابتة والمتقدمة هي موجات مختلفة لها خصائصها الخاصة. تمتلك الموجات المتقدمة طبيعة متنقلة وبالتالي تُعرف أيضًا باسم الموجة المتنقلة. بينما الموجة الثابتة هي الموجة الناتجة عن تراكب موجتين متحركتين لهما نفس السعة والتردد اللذان يسافران في اتجاهين متعاكسين.
