موجة فاراداي

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
موجات فاراداي التي لوحظت في الماء في طبق بتري ، والذي يهتز بتردد حوالي 50 هرتز.
موجات فاراداي في وعاء غنائي

موجات فاراداي ، والمعروفة أيضًا بتموجات فاراداي ، نسبةً إلى مايكل فاراداي (1791-1867)، هي موجات ثابتة غير خطية تظهر على السوائل المحصورة داخل وعاء مهتز. عندما يتجاوز تردد الاهتزاز قيمة حرجة، يصبح السطح الهيدروستاتيكي المستوي غير مستقر، وهو ما يُعرف بعدم استقرار فاراداي . وصف فاراداي هذه الموجات لأول مرة في ملحق لمقال نُشر في المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن عام 1831. [ 1 ] [ 2 ]

إذا وُضعت طبقة من السائل فوق مكبس يتذبذب عموديًا، يظهر نمط من الموجات المستقرة التي تتذبذب بنصف تردد المحرك، وفقًا لمعايير معينة لعدم الاستقرار . [ 3 ] يرتبط هذا بمشكلة الرنين البارامتري . يمكن أن تتخذ الموجات شكل خطوط، أو سداسيات متراصة ، أو حتى مربعات أو أنماط شبه دورية . تُلاحظ موجات فاراداي عادةً على شكل خطوط دقيقة على سطح النبيذ في كأس نبيذ يرنّ كالجرس. كما تُفسر موجات فاراداي ظاهرة "النافورة" على وعاء الغناء .

تتشابه موجة فاراداي وطولها الموجي مع موجة دي برولي ذات الطول الموجي دي برولي في نظرية دي برولي-بوم في مجال ميكانيكا الكم . [ 4 ]

طلب

تجميع المواد على المستوى الميكروي على موجات فاراداي. [ 5 ]

تُستخدم موجات فاراداي كقالب سائل للتجميع الموجه للمواد الميكروية، بما في ذلك المواد اللينة والأجسام الصلبة والكيانات البيولوجية ( مثل الخلايا المفردة، والكريات الخلوية، وحبيبات الحاملات الميكروية المحملة بالخلايا ). [ 5 ] وعلى عكس القوالب الصلبة، يمكن تغيير هذا القالب السائل ديناميكيًا عن طريق ضبط تردد الاهتزاز وتسارعه، مما يُنتج مجموعات متنوعة من الأنماط المتناظرة والدورية.

تستخدم التماسيح هذه الظاهرة أيضاً لجذب الشريك. فهي تهتز برئتيها بترددات منخفضة أسفل سطح الماء بقليل، مما يؤدي إلى تحريك أشواكها وإحداث موجات سطحية. هذه الموجات السطحية هي في الأساس موجات فاراداي، ويمكن ملاحظة تأثير التناثر المميز لبعض الرنينات. [ 6 ] [ 7 ]

يمكن استخدام هذه الظاهرة أيضاً لخلط سائلين صوتياً. تتشكل موجات فاراداي على السطح الفاصل بين السائلين، مما يزيد من مساحة السطح بينهما، وبالتالي يخلط السائلين بسرعة وبشكل كامل. [ 8 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فاراداي، م. (1831) "حول فئة مميزة من الأشكال الصوتية؛ وحول أشكال معينة تتخذها مجموعة من الجسيمات على أسطح مرنة مهتزة"، المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية (لندن) ، المجلد 121، الصفحات 299-318. تُناقش "موجات فاراداي" في ملحق للمقال "حول الأشكال والحالات التي تتخذها السوائل عند ملامستها لأسطح مرنة مهتزة" . يتوفر هذا المقال كاملاً على الإنترنت (وإن كان بدون رسوم توضيحية) في "المكتبة الإلكترونية" .
  2. ↑ من بين الآخرين الذين بحثوا في "موجات فاراداي" ما يلي: (1) لودفيج ماتيسين (1868) "Akustische Ver suche، die kleinsten Transversalwellen der Flüssigkeiten betreffend" (تجارب صوتية تتعلق بأصغر الموجات المستعرضة للسوائل) ، Annalen der Physik ، vol. 134، ص 107-17؛ (2) لودفيج ماتيسين (1870) "Über die Transversalschwingungen tönender tropfbarer und elastischer Flüssigkeiten" (حول الاهتزازات المستعرضة للسوائل المرنة ومنخفضة اللزوجة) ، Annalen der Physik ، المجلد. 141، ص 375-93؛ (3) جون ويليام ستروت (اللورد رايلي) (1883)، "حول تكسر السائل المستقر على دعامة مهتزة" ، المجلة الفلسفية ، المجلد 16، الصفحات 50-58؛ (4) توماس بروك بنجامين وفريتز جوزيف أورسيل (1954)."استقرار السطح الحر المستوي لسائل في حركة دورية رأسية" وقائع الجمعية الملكية أ ، المجلد 225، العدد 1163.
  3. ↑ رايت، بي إتش؛ سايلور، جيه آر (سبتمبر 2003). "تشكيل أغشية الجسيمات باستخدام موجات فاراداي" (ملف PDF) . مجلة الأدوات العلمية . 74 (9): 4063-470 . رمز Bibcode : 2003RScI...74.4063W . doi : 10.1063/1.1602936 . تاريخ الاسترجاع: 4 مايو 2016 .
  4. ↑ "جون دبليو إم بوش: ميكانيكا الكم على نطاق واسع" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 15 ديسمبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أكتوبر 2010 .
  5. 1 2 P. Chen, Z. Luo, S. Guven, S. Tasoglu, A. Weng, AV Ganesan, U. Demirci, المواد المتقدمة 2014, 10.1002/adma.201402079. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201402079/abstract
  6. ↑ باول، ديفين (25 مايو 2011). "تماسيح ذكور شهوانية تزمجر بأشواكها الخلفية" . وايرد . تم الاطلاع عليه في 4 مايو 2016 .
  7. ↑ موريارتي، بيتر؛ هولت، آر. جلين (2011). "موجات فاراداي الناتجة عن الركائز الدورية: محاكاة رقصة التمساح في الماء". مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 129 (4): 2411. Bibcode : 2011ASAJ..129.2411M . doi : 10.1121/1.3587858 .
  8. ↑ "كيفية مزج ذاكرة الوصول العشوائي" .