الموجات الموقوفة على وتر

ماذا تعرض

تتكون الموجة الموقوفة حين تنعكس موجة منتشرة على وتر عند طرفه وتتراكب مع نفسها. وعند ترددات معينة يبقى النمط في مكانه، فتوجد عقد لا تتحرك أبدًا وبطون تهتز بأقصى سعة؛ والمسافة بين عقدتين متجاورتين λ/2، وبين عقدة والبطن التالي λ/4. وعندما يكون الطرفان مثبتين يكون الطرفان عقدتين ويكون الشرط l = k·λ/2. أما الطرف الحر فيكون دائمًا بطنًا، فإذا كان أحد الطرفين حرًا كان l = (2k + 1)·λ/4. ولأن λ = v/f فلا تولّد موجة موقوفة إلا مجموعة من الترددات التوافقية.

طريقة الاستخدام

ابدأ من القيم الافتراضية: «طول الوتر» 1.2 m و«سرعة الموجة» 24 m/s و«تردد الهزاز» 20 Hz، فيكون λ = 1.2 m وتظهر موجة موقوفة ذات بطنين. غيّر التردد قليلًا وراقب النمط يبدأ بالانتقال، ثم اضغط «اضبط f على أقرب توافقي». ضاعف التردد وعُدّ البطون من جديد. وأخيرًا فعّل «الطرف الأيمن حر» وقارن الترددات التوافقية بحالة الطرفين المثبتين.

المعاملات القابلة للتغيير

• طول الوتر 0.4–3 m
• سرعة الموجة 4–60 m/s
• تردد الهزاز 1–60 Hz
• الطرف الأيمن حر
• إظهار غلاف الاهتزاز

أسئلة للاستكشاف

1. ما الجزء من الطول الموجي الذي يفصل عقدة عن البطن المجاور لها؟
2. في وتر مثبت الطرفين، كيف تحسب أدنى تردد يولّد موجة موقوفة؟
3. لماذا يكون الطرف الحر للوتر بطنًا دائمًا؟