امواج عرضی مکانیکی (Mechanical Transverse Waves)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
امواج عرضی مکانیکی (Mechanical Transverse Waves) :
امواج عرضی مکانیکی به امواجی گفته می شود که در آنها جهت ارتعاش ذرات محیط عمود بر جهت انتشار موج است. به عبارت دیگر، اگر موج به سمت راست حرکت کند، ذرات محیط به سمت بالا و پایین جابجا می شوند. این نوع امواج عمدتا در محیط های جامد دیده می شوند، زیرا جامدات دارای خاصیت کشسانی برشی (مقاومت در برابر تغییر شکل برشی) هستند. سیالات (مایعات و گازها) معمولا چنین خاصیتی ندارند و بنابراین نمی توانند امواج عرضی مکانیکی را به خوبی منتقل کنند.
برای تجسم این امواج، یک طناب بلند را در نظر بگیرید که یک سر آن به دیوار بسته شده و سر دیگر را در دست گرفته اید. اگر دست خود را به طور عمودی تکان دهید، یک برآمدگی (تپ) در طول طناب حرکت می کند. این تپ همان موج عرضی است. ذرات طناب فقط بالا و پایین می روند و در امتداد طناب جابجا نمی شوند. این حرکت عمود بر جهت حرکت موج است. شکل ظاهری این امواج شامل قله ها (نقاط بیشینه جابجایی مثبت) و دره ها (نقاط بیشینه جابجایی منفی) است که به تناوب تکرار می شوند.
ویژگی مهم امواج عرضی این است که می توانند قطبی شوند. قطبیدگی به جهت ارتعاش موج نسبت به جهت انتشار اشاره دارد. برای مثال، اگر یک موج عرضی در طناب فقط در جهت عمودی نوسان کند، می گوییم موج در جهت قائم قطبیده است. این پدیده در نور (که یک موج الکترومغناطیسی عرضی است) بسیار مهم است، اما در امواج مکانیکی عرضی نیز قابل مشاهده است. با قرار دادن یک مانع با شکاف عمودی، می توان موجی را که فقط در جهت عمودی نوسان دارد عبور داد و موج افقی را مسدود کرد.
سرعت انتشار امواج عرضی در یک محیط کشسان مانند طناب یا جامد به کشش و چگالی خطی محیط بستگی دارد. برای یک طناب با کشش
\[ T \]و چگالی خطی
\[ \mu \]، سرعت موج عرضی برابر است با:
\[ v = \sqrt{\frac{T}{\mu}} \]این رابطه نشان می دهد که با افزایش کشش، سرعت افزایش و با افزایش جرم در واحد طول، سرعت کاهش می یابد. در جامدات، سرعت امواج عرضی (برشی) به مدول برشی
\[ G \]و چگالی
\[ \rho \]بستگی دارد:
\[ v = \sqrt{G/\rho} \].
امواج عرضی در طبیعت و فناوری کاربردهای فراوانی دارند. امواج S لرزه ای (امواج ثانویه) که در زلزله ایجاد می شوند، از نوع عرضی هستند و فقط از جامدات عبور می کنند. همین ویژگی به دانشمندان کمک کرد تا دریابند هسته خارجی زمین مایع است. همچنین در سازهای زهی مانند گیتار و ویولن، امواج عرضی روی تارها تولید صدا می کنند. در مهندسی، تحلیل امواج عرضی برای بررسی ارتعاشات سازه ها و پایداری آنها ضروری است. به طور خلاصه، امواج عرضی مکانیکی یکی از دو دسته اصلی امواج مکانیکی هستند که با حرکت عمود بر جهت انتشار مشخص می شوند.
