إذا اهتز مجداف بشكل رأسي أو أُفقي في الماء فمن الممكن أن يظهر نسق جميل من الأمواج، وستبدو ذُرى الأمواج الثابتة العمودية على المجداف شديدة الشَّبَه بأسنان المشط (انظر الشكل 2-32). وعلى هذا النحو فإنها تختلف عن الأمواج العادية التي يصنعها المجداف، والتي تكون ذُراها موازية للمجداف وتتحرّك فوق سطح الماء. اكتشف هذه الأمواج الغريبة التي يُطلق عليها أمواج الحافة» أو «الأمواج الصليبية» مايكل فاراداي في الأول من يوليو عام ،1831، كما كتب في مُفكرة ملاحظاته العلمية الدقيقة. يجب أ أن تكون الاهتزازات موحدة، فيجب أن يكون عُمق إدخال المجداف صحيحًا بالضبط، وقد يلزم ظهور الأمواج مرور حوالي دقيقة.
ويُمكن أيضًا رؤية أمواج الحافة في كوب الخمر الملآن أو شبه الملآن. مَرِّر إصبعًا نظيفة وجافة حول الحافة. وإذا فعلت ذلك على نحو صحيح فمن الممكن أن يُسبب الاحتكاك أمواجًا عمودية على الحافة. ويُمكن أن تكون الأمواج شديدة القوة حتى إنَّ بعض قطرات الخمر تتطاير في الهواء. لماذا يُسفر الاحتكاك عن أمواج؟
شکل2-32 بند 2-71 أمواج الحافة عمودية على مجداف يهتز أفقيا.
الجواب: الأمواج العادية الناتجة عن ذبذبات المجداف في الماء هي من نوع الأمواج الشعرية، وهي أمواج يتحكم في ذبذباتها التوتر السطحي وليس الجاذبية. ويُمكن وصفها بأنها تموجات على سطح الماء تمييزاً لها عن «أمواج الجاذبية الأكبر حجما. في ظل الظروف المناسبة تُطلق اهتزازات المجداف أيضًا نسَقًا ثابتا من الماء المهتز على العرض الأفقي لوجه المجداف. ومن الأمور المثيرة للدهشة أن تَردُّد اهتزازات الماء يساوي نصف تردد اهتزازات المجداف.
عند تصوير فيديو بالحركة البطيئة للمجداف وعند البدء في الاهتزاز أفقيا ستجد التسلسل التالي: في كل مرة يتحرك فيها المجداف لأعلى فإنه يرفع تلا على طول عرضه الأفقي، وعندما يتراجع فإنه يُخلّف واديًا على طول ذلك العرض. وأثناء تكون هذه التلال والوديان فإنها تبتعد عن المجداف مثل الأمواج الشعرية العادية وبعد عمل المجداف لما يقرب من دقيقة، ستجد أن المجداف في كل مرة يتحرك فيها للأمام يرفع من التموجات العمودية عليه والمتداخلة مع تل الموجة الشعرية العادية. إلا أنه تُوجد مجموعتان من التموجات فحركة المجداف الأمامية ترفع مجموعة وحركة المجداف الأمامية التالية ترفع المجموعة الثانية هكذا. وتتكون التموجات في المجموعة الأولى في منتصف تموجات المجموعة الأخرى. ولذلك، فإن معدل ظهور أي من المجموعتين يُعادل نصف مُعدل اهتزازات المجداف.
عند حلّ حافة كأس الخمر بطريقة صحيحة سوف تجعل الحافة تهتز مثل الجرس، وقد تسمع في واقع الأمر رنين الكأس الحافة دائرية، ومن ثَم فإن الاهتزازات تكون نسقًا إما يتَّجه ناحية مركز الدائرة أو بعيدًا عنها.
فتحدث أعلى إزاحة عند مكان الساعة الثالثة والسادسة والتاسعة، أما نقاط عدم الإزاحة فتحدث في نقطة وُسْطَى بين تلك الأماكن يتبع النسق إصبعك حيثما تَحرَّك وتعمل الحافة كمجداف مهتز، ويتكون نسق من الموجات الحدودية.
يمكن أيضًا تكوين أمواج الحافة من خلال وعاء انبجاس الماء النحاسي الصيني. لكننا هنا نحلُّ مِقبَضَي الوعاء بدل الحافة. وإذا انطلقت أمواج الحافة على نحو صحيح فمن الممكن أن تقذف الماء في الهواء لارتفاع نصف متر.
ويُمكن إنتاج أشكال أمواج الحافة والأشكال الأكثر تعقيدًا (التي تشمل أنماطا جميلة مثل الشرائط والسداسيات والدوائر في طبقة ضحلة من الماء والجليسرين إذا اهتز السائل رأسيا.
