تسجيل الدخول

تسجيل

آثار البط وحاملات الطائرات

المؤلف:  جيرل ووكر

المصدر:  سيرك الفيزياء الطائر

الجزء والصفحة:  ص319

2025-08-06

777

لماذا يتكون أثر على شكل حرف V خلف أشياء مثل البط وحاملات الطائرات التي تسير على الماء (انظر شكل 22-2)؟ هل يعتمد هذا الشكل أو الحجم الزاوي على سرعة الشيء؟ الجواب الأثر الذي يتركه الشيء الذي يتحرك على الماء يكون هو نفسه تقريبا لأي شيء يتحرك بأي سرعة ما دامت هذه السرعة تُسفر عن «موجات جاذبية» (حيث تكون الجاذبية هي المتحكمة في الذبذبات بدلا من موجات شعرية» (حيث يكون التوتر السطحي هو المتحكم في الذبذبات). ولذلك، تترك البطة وحاملة الطائرات أثرا بزاوية

شکل 22-2: بند :2-68 منظر علوي لأثر تركه جسم يتحرك على سطح الماء.

مماثلة تساوي 39 درجة تقريبا. إلا أن تفاصيل تركيبة الموجة داخل الأثر يمكن أن تختلف باختلاف الأشياء لا سيما عند مشاهدتها من خلال رادار فوقي (وهذا موضوع مثير للاهتمام في المراقبة العسكرية).

والسبب الأساسي في هذا النسق هو الأمواج المرحلية التي تظهر على سطح الماء بسبب الاضطراب الصادر عن قارب متحرك على سبيل المثال، والموجة المرحلية التي تشبه شكل الموجة الجيبية تنتقل عن طريق إحداث ذبذبة في سطح الماء. إلا أنك لا تستطيع فعليًّا رؤية الموجة المرحلية على الماء؛ لأن القارب يُنتج عددًا هائلا من هذه الأمواج التي يتراكب (أو يتداخل») بعضها مع بعض، ويُمكنك فقط أن ترى الأمواج الجماعية التي تنتج عن هذا التداخل تبدو الأمواج الجماعية وكأنها تنتقل على الماء، لكنها في الواقع تنتج باستمرار عن طريق تداخل الأمواج المرحلية التي تُسافر أسرع مرتين من الأمواج الجماعية.

وما يزيد أمواج الماء تعقيدًا هو أن الأمواج ذات الطول الموجي الأطول تنتقل بشكل أسرع من الأمواج ذات الطول الموجي الأقصر. ولذلك تميل الأمواج المرحلية ذات الطول  لموجي الطويل إلى تخطي الأمواج المرحلية ذات الطول الموجي القصير. عندما يُسبب القارب اضطرابًا في الماء عند النقطة (أ) أثناء تحركه للأمام فإن الموجات المرحلية تتحرك إلى الخارج انطلاقا من النقطة (أ) بضعف سرعة الأمواج الجماعية الناتجة عن تداخل الأمواج المرحلية. ونظرًا لاتساع نطاق معدلات الأطوال الموجية للأمواج، فإن الأمواج المرحلية وأمواجها الجماعية يكون لها نطاق سُرعات عريض. ولذلك، فإن نسق الأمواج الصادرة عن النقطة (أ) وعن كل النقاط الأخرى على مسار القارب فوضوي جدا. إلا أن الأمواج تكون موجات جماعية بارزة على حدود الأثر الذي يتخذ شكل الحرف ؛ حيث يكون القارب في القمة وعند زاوية قياسها 39 درجة. وبهذا ينتج شكل الأثر الذي يلفت انتباهنا.

إذا نظرت عن كتب إلى صورة فوتوغرافية للأثر ستجد أن داخل الحرف V الكثير من الخطوط المنحنية التي تجعل الأثر يُشبه بنية الريشة. والسبب في هذه الخطوط الداخلية هو تداخل الموجات الجماعية الناشئة عن نقاط كثيرة على طول مسار القارب. وإذا كنت قريبا من أحد القوارب والأثر الذي يتركه في ضوء النهار قد تلاحظ أن الأثر أكثر هدوءًا من الماء خارجه وعلى الرغم من كل الأمواج الصادرة عن الاضطراب الناشئ عن القارب فالنتيجة تظلُّ واحدة، وهي أن الأثر يحتوي على الأرجح على عدد أقل من الأمواج الجماعية قصيرة الطول الموجي مقارنةً بالماء الموجود خارج الأثر. وفي بعض الأحيان تعني هذه الحالة أن انعكاس ضوء الشمس بالنسبة لك يكون أكثر شبها بالمرآة ومن ثم يكون أكثر سطوعًا داخل الأثر عنه خارجه.