فيزيك و طبيعت – عقرب شن زار

6
807

بیگ بنگ: هر گاه سوسكي به اندازه‌ي چند ده سانتي‌متر بر روي شن‌ها به دنبال عقرب شن‌زار راه برود، عقرب ناگهان به طرف سوسك بر گرشته و به آن حمله مي‌كند (و آن را مي‌خورد). عقرب كه شب‌رو است، اين عمل را بدون ديدن يا شنيدن صداي سوسك انجام مي‌دهد. اما عقرب چگونه مي‌تواند جاي طعمه‌ي خود را با اين دقت مشخص كند؟

AsanDownload.com-6176به طور خلاصه، در موج‌هاي مكانيكي، موج فرستاده‌ شده در طول يك تار كشيده ساده‌ترين نوع موج است. اگر يك سر تار را به بالا و پايين تكان بدهيم، به صورت يك تپ، در طول تار پيش مي‌رود. اين تپ و حركت آن هنگامي به وجود مي‌آيد كه تار تحت تأثير نيروي كشش باشد. وقتي انتهاي تار را به طرف بالا مي‌كشيم، بخش مجاور آن نيز، به خاطر وجود نيروي كشش در ميان دو بخش تار به سمت بالا كشيده مي‌شود. بخش مجاور در حين حركت كردن به سمت بالا، بخش بعدي را به بالا مي‌كشد، و اين كار به همين ترتيب ادامه مي‌يابد. در عين حال وقتي تار را به پايين مي‌كشيم، هر بخش به نوبت به سمت بالا حركت مي‌كند و به وسيله‌ي بخش‌هاي مجاور كه پيش‌تر در راه پايين‌ رفتن بودند، دوباره شروع به پايين كشيده شدن مي‌كند. نتيجه نهايي اين است كه آشفتگي حاصل در شكل تار (تپ) در طول تار با سرعت V حركت مي‌كند.
اگر انتهاي تار را با حركت هماهنگ ساده با دست خود مدام به بالا و پايين حركت دهيم، در طول تار يك موج پيوسته با سرعت V پيش مي‌رود.


چون حركت دست تابعي سينوسي از زمان است،‌در هر لحظه‌ از زمان، موج داراي شكل سينوسي است. يعني نمودار حركت موج به صورت يك منحني سينوسي يا كسينوسي است.
يكي از راه‌هاي مطالعه‌ي موج‌هاي بالا، زير نظر گرفتن شكل‌هاي موج در حين حركت كردن موج به يك سمت است. راه ديگر اين است كه حركت عنصري از تار را كه در حال عبور موج از آن به بالا يا پايين نوسان مي‌كند، مشاهده كنيم. از نقطه نظر شكل موج به همين بسنده مي‌كنيم كه دو نوع موج عرضي و طولي وجود دارند.

2

 اگر جابه‌جايي هر عنصر در حال نوسان، بر راستاي حركت موج عمود باشد، اين حركت را حركت عرضي مي‌نامند و گفته مي‌شود كه موج يك موج عرضي است. اگر جابه‌جايي هر عنصر با راستاي پيشروي موج موازي باشد، اين حركت را طولي مي‌نامند و گفته مي‌شود كه موج يك موج طولي است. هر دو نوع موج طولي و عرضي را موج‌هاي پيشرونده مي‌نامند، زيرا هر دو از نقطه‌اي به نقطه‌ي ديگر، مثلاً از يك سر تار به سر ديگر آن حركت مي‌كند. بايد توجه داشت كه موج فقط از يك سر به سر ديگر حركت مي‌كند، نه ماده‌اي كه موج در آن انتشار پيدا مي‌كند.

حال عقرب شن‌زار، براي تعيين محل طعمه‌ي خود از هر دو نوع موج عرضي و طولي استفاده مي‌كند. حتي اگر سوسكي به آرامي، شن را به هم بزند، در سطح شن‌زار تپ‌هايي گسيل مي‌دارد. برخي از اين تپ‌ها طولي‌اند و با تندي 150 متر بر ثانيه و برخي ديگر عرضي‌اند و با تندي 50 متر بر ثانيه حركت مي‌كنند. عقرب كه با هشت‌پايش، دايره‌اي به قطر تقريبي 5 سانتي‌متر را در بر مي‌گيرد، ابتدا با تپ‌هاي طولي تند برخورد مي‌كند و جهت حركت سوسك را تشخيص مي‌دهد. اين جهت بستگي به اين دارد كه تپ‌ها ابتدا به كدام پاي عقرب برخورد كرده‌اند. سپس عقرب بازه‌ي زماني ميان نخستين برخورد و برخوردهاي موج‌هاي عرضي كند را حس مي‌كند و از آن براي تعيين فاصله‌ي خود تا سوسك استفاده مي‌كند. اين فاصله از رابطه‌ي زير به دست مي‌آيد.

دلتاd/v1 – d/v2 = T

كه در آن v1 سرعت موج طولي و V2 سرعت موج عرضي است. كه از رابطه‌ي بالا نتيجه مي‌گيريم كه

دلتاd = (75 m/s)T

براي مثال اگر دلتاT برابر با 4 باشد، آنگاه فاصله‌ي سوسك تا عقرب برابر 30 سانتي‌متر مي‌شود كه اين، فاصله‌ي مناسبي براي حمله كردن عقرب به سوسك است.

منبع:  فيزيك پايه 3 (هاليدي – رزنيك – واكر)



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

6 دیدگاه‌ها

  1. بادرود.
    مطلب سنگینی بود.آخه چطورممکنه؟؟؟
    واقعا یعنی اگه توکویریه سوسک که خوبه،شمابگو یه انسان،باپاش شن رو پس بزنه باعث ایجادموج درشن میشه؟که باسرعت صدوپنجاه متربرثانیه حرکت میکنه؟

  2. سایت عالی دارید … از لحاظ علمی واقعا پرباره!!! میتونم حمایت از سایتتون کنم برای بهتر شدنش اگه تمایل داشتید به ایمیلم اطلاع بدید.موفق باشید

  3. بسیار لذت بردم، ولی رسم است که لینک هم بدهید و رفرنس ها را واضح تر بیان کنید.
    البته اگر مقاله نوشته شخصی است و بدون منبع و با داشتن اطلاعات شخصی نوشته شده بهتر است لینک مطالعه بیشتر بدهید.
    بدرود