Какви са областите на компресия и разреждане във вълни?

Вълните могат да приемат две основни форми: напречно или движение нагоре-надолу и надлъжно или материално компресиране. Напречните вълни са като океанските вълни или вибрациите в тел за пиано: лесно можете да видите движението им. Компресионните вълни за сравнение са невидими редуващи се слоеве на компресирани и разредени молекули. По този начин се движат звукови и ударни вълни.

Компресионните вълни могат да се движат само през някакъв вид материална среда, като въздух, вода или стомана. Вакуумът не може да носи компресионни вълни, тъй като няма вещество, което да провежда енергията. Тяхната зависимост от среда означава, че това са механични вълни и средата определя тяхната скорост на движение. Скоростта на звука през въздуха например е 346 метра в секунда. Плътен материал като стомана провежда звук със скорост 6100 метра в секунда.

Ако можете да видите компресионна вълна, която се движи във въздуха, ще видите област от молекули, компресирани в посоката, от която вълната пътува. Молекулите стават все по-редки след максималната точка на компресия, докато не видите зона с най-ниско налягане с най-малко молекули въздух. След тази точка въздухът става все по-плътен, докато отново достигнете максимална компресия. Разстоянието между точките на максимално компресиране или разреждане е една дължина на вълната. С увеличаването на честотата на вълната дължината на вълната става по-кратка.

Две или повече вълни, пресичащи една и съща точка в среда, си пречат. Можете да видите това, ако пуснете два камъка в неподвижно езерце; вълните се разпространяват и се припокриват помежду си. Същото се случва и с компресионните вълни. Ако точката на компресия се срещне с разредена точка, двете се отменят взаимно. Ако две точки на компресия се срещнат, те се подсилват, създавайки точка с двойно по-голямо налягане.

Струя, движеща се във въздуха по-бързо от скоростта на звука, произвежда звуков бум. Докато струята се движи напред, въздушните молекули се натрупват пред нея, като сняг пред плуга. Компресираните и разредени слоеве въздух не се движат направо от източника, както получавате със звука. Ударната вълна образува конусовиден модел с върха точно пред равнината, а компресионните вълни се движат зад нея във все по-големи кръгове.