موج رونده (Traveling / Progressive Wave)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
موج رونده (Traveling / Progressive Wave) :
موج رونده (Traveling Wave) یا موج پیشرونده، موجی است که انرژی را از مکانی به مکان دیگر منتقل می کند. در این نوع موج، فاز نقاط مختلف با زمان تغییر می کند و شکل موج در فضا حرکت می کند. اکثر امواجی که در طبیعت می بینیم (امواج آب، صوت، نور) تا زمانی که به مانع یا مرز محیط برخورد کنند، امواج رونده هستند. در یک موج رونده ایده آل (بدون میرایی و بدون تغییر شکل)، یک شکل ثابت (مثلا یک تپ) با سرعت ثابت (سرعت فاز) حرکت می کند و تمام نقاط محیط با گذر زمان به نوسان درمی آیند، اما انرژی منتقل می شود.
نمایش ریاضی: یک موج رونده یک بعدی که در جهت
\[ x \]حرکت می کند، به صورت کلی به شکل
\[ y(x,t) = f(x - vt) \](برای حرکت به سمت راست) یا
\[ y(x,t) = g(x + vt) \](برای حرکت به سمت چپ) نمایش داده می شود. تابع
\[ f \]شکل موج را در زمان
\[ t=0 \]نشان می دهد. اگر موج متناوب و سینوسی باشد، به صورت زیر است:
\[ y(x,t) = A \sin(kx - \omega t + \phi) \]که در آن سرعت فاز
\[ v = \frac{\omega}{k} = \lambda f \]است.
تفاوت با موج ایستاده: مهم ترین تفاوت موج رونده و ایستاده در انتقال انرژی است. موج رونده انرژی را با خود حمل می کند، در حالی که در موج ایستاده انرژی در محیط محبوس است و جابجا نمی شود. در موج رونده، همه نقاط محیط دامنه نوسان یکسانی دارند (در غیاب میرایی)، اما در موج ایستاده دامنه به موقعیت بستگی دارد (گره ها و آنتی گره ها). همچنین در موج رونده، فاز نقاط مختلف با زمان تغییر می کند و اختلاف فاز بین دو نقطه ثابت است، اما در موج ایستاده، همه نقاط بین دو گره متوالی یا هم فاز هستند (با هم به ماکزیمم می رسند) یا در فاز مخالف.
انرژی در موج رونده: موج رونده دارای چگالی انرژی جنبشی و پتانسیل است و این انرژی با سرعت گروه (Group velocity) منتقل می شود. برای امواج غیرپاشنده، سرعت گروه با سرعت فاز برابر است. برای امواج پاشنده، این دو متفاوت هستند. توان متوسط انتقالی توسط یک موج رونده سینوسی با رابطه
\[ P = \frac{1}{2} \mu v \omega^2 A^2 \](برای موج در طناب) یا معادل آن در محیط های دیگر به دست می آید.
مثال ها: - نور خورشید: امواج الکترومغناطیسی که از خورشید به زمین می رسند، امواج رونده هستند. - صوت در هوا: امواج صوتی که از بلندگو به گوش ما می رسند. - امواج لرزه ای: امواج P و S که از کانون زلزله به ایستگاه های لرزه نگاری منتشر می شوند. - امواج روی آب: تا قبل از رسیدن به ساحل (و بازتاب یا شکست).
پدیده های مرتبط: امواج رونده هنگام برخورد با موانع یا تغییر محیط، دچار بازتاب، شکست، پراش، و جذب می شوند. این پدیده ها اساس بسیاری از فناوری ها (رادار، سونار، ارتباطات) هستند.
