لدى كثير من النوافير حوافُ تسقط من عليها المياه الفائضة في صورة طبقة رقيقة إلى البركة. فلماذا في بعض هذه النوافير ترفرف طبقة الماء بمُعدَّل عدة مرات في الثانية؟ التردد أقل بكثير من أن يُمكنك من سماع صوت الأمواج الصوتية الصادرة عن الرفرفة. أما التدفقات الأكبر والأطول فتحدث عندما يُسمح للماء الفائض بالانصباب من خلال مواسير الصرف داخل السد أو من أعلى قمة السد، لتسقط سقوطا حرا في بركة أو مجرى مائي. فلماذا تتمكن هذه التدفقات من إصدار صوت شديد القوة لدرجة تشبيهه بصوت عشرين قطارًا من القطارات السريعة؟

يتسبب الشلال المرتفع في إحداث اهتزاز ملحوظ في الأرض المجاورة، وأحيانًا تشعر بذلك بجسدك عندما تقف بالقرب من الشلال. وعند تحليل الاهتزاز ستجد أن أكبر قدر منه يحدث عند تردُّد مُرتبط بارتفاع سقوط الماء سقوطا حرا من الشلال، وكلما زاد الارتفاع قل التردد. فكيف يتسبب الشلال في اهتزاز الأرض؟ ولماذا يرتبط التردد بارتفاع الشلال؟ الجواب: السبب في رفرفة النافورة هي طبقة الهواء المحبوس خلف طبقة الماء الساقط. فعندما يتسبب الاضطراب العارض في اهتزاز صغير في طبقة الماء في الأعلى، فمن الممكن أن يزيد الاهتزاز عند سقوط الماء؛ أي تُوجَد «زيادة». وفي الأسفل، يُغير الاهتزاز ضغط الهواء في طبقة الهواء المحبوس الذي يُدفَع ويُجذَب بعد ذلك أعلى طبقة الماء؛ أي تُوجَد «تغذية ،مُرتدَّة» تُعزز اهتزاز طبقة الماء. وعلى الرغم من أن هذه الآثار تكون بسيطة في البداية وتكاد تكون غير مُدرَكة، فإن حلقة الزيادة والتغذية المرتدة تؤدي إلى تكبيرها إلى أن تُصبح ملحوظة. إلَّا أن هذه الحلقة لا يُمكن أن تحدث إلا مع معدلات تدفق مُعيَّنة وسرعات مياه مبدئية معينة، وسُمك معين لطبقة الهواء؛ ومن ثم لا تتعرض كل طبقات الماء الساقط إلى الرفرفة.

ويُطلق الماء الفائض من السد اهتزازاتٍ مُشابهة في عمود الماء وفي الهواء الموجود بين العمود والسد. وتُعرف حركة الماء الناتجة لدى المهندسين الهيدروليكيين باسم اهتزاز طبقة الماء». وفي الغالب تكون السدود مُصمَّمة بـ قواطع منع تكون الطبقات المائية» لمنع التدفق السلس للماء، وذلك للحيلولة دون الاهتزازات، بتكوين ستائر كثيفة من الماء الساقط.

في الشلال، يُنتج اصطدام واضطراب الماء عند أسفل الشلال أمواجا صوتية داخل عمود الماء الساقط. وعند تردُّدات مُعينة تُصدر هذه الموجات الصوتية «رنينا» (أي إن الأمواج يُعزز بعضها بعضًا وعندها يمكن أن يزداد هذا الاهتزاز ويُصبح قويا جدًّا. هذا الموقف يُشبه طريقة إصدار الأمواج الصوتية للرنين داخل أنبوب هواء له فتحة واحدة فقط؛ حيث يكون اهتزاز جزيئات الهواء صفرًا عند طرف الأنبوب المقفول ويبلغ ذروته عند الطرف المفتوح. ويكون التردُّد الذي يُطلق عليه التردُّد الأساسي»، الذي هو أقل تردد للرنين، هو المهيمن على الصوت المسموع المتسرب من الأنبوب.

في عمود ماء الشلال، يكون اهتزاز جزيئات الماء عند قمَّة الشلال مساويًا للصفر ويكون في أعلى مستوياته عند القاعدة، وتكون الاهتزازات أعلى ما يُمكن عند التردد الأساسي. تنتقل الموجات الصوتية عند ذلك التردُّد من الشلالات عبر الهواء وعبر الأرض. وكلما زاد ارتفاع الشلال انخفض التردُّد الذي تسمعه من الموجات الصوتية عبر الهواء. إلا أنك تستطيع الشعور بهذه الموجات الصوتية عبر جسدك ويُمكنك أن تشعر باهتزاز الأرض من خلال قدميك.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

معمل مياه الكفيل: عمل على مدار الساعة دون توقف لتلبية الطلب المتزايد على المياه

مركز الكفيل للصحة والسلامة: برنامج الإخلاء الطبي غطى جميع الجوانب المتعلقة بالإسعاف الطارئ

أنشطة قرآنية وعزائية للمجمع العلمي في النجف الأشرف وبغداد

أستاذ الحوزة العلمية الشيخ حسن الجواهري يطلع على الخدمات الثقافية للزائرين في مجمع أبي الفضل العباس (عليه السلام)

المزيد

الآخبار الصحية

حجم جزء محدد من الجسم يعكس الصحة العامة ومخاطر الأمراض

تفشي عدوى بكتيرية بفرنسا يحتمل ارتباطها بنوع من الجبن الطري

دراسة حديثة تكشف ما تفعله الشاشات بـ"قلوب الأطفال" !

متلازمة المبنى المريض.. هكذا يتحول تكييف الهواء إلى خطر صحي ؟؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

كيف تتعامل مع حرارة الطقس أثناء القيادة؟

لماذا يجب عليك إيقاف تكييف السيارة قبل إطفاء المحرك؟

دراسة تكشف سببا محتملا وراء زيادة خطر إصابة الأطفال بالتوحد

تشيلي.. العثور على متحجرة حيوان ثديي صغير من زمن الديناصورات

المزيد

مواضيع ذات صلة

تعبئة حلوى حبيبات إم آند إمز

انعكاس الأمواج على المياه الضحلة

الطفو أثناء انعطاف السيارة

لوح التزلُّج على الأمواج

كرة في تيار الهواء

فقاعات الزيت التي تتحرك في الجلسرين

تكون صفوف الرياح على الماء

رفع الأشجار الطويلة للماء

أصابع الملح والنافورة المالحة

شوارع السُّحُب وقطاعات حرائق الغابات

تقارب القاربين

رمي الرمح