Vlny jsou šíření rušení v médiu, které přenáší energii z jednoho místa do druhého. Existuje mnoho různých typů vln, včetně zvukových vln, povrchových vln, seismických vln a elektromagnetických a světelných vln.
Existují dva hlavní způsoby, kterými médium kmitá vzhledem ke směru šíření vln: příčně a podélně. Zde jsou příklady obou typů vln a fyziky za nimi.
Příčné vlny
K pohybu příčné vlny dochází, když jsou body v médiu oscilovat v pravých úhlech do směru pohybu vlny. Pokud se vlna pohybuje zleva doprava, částice média budou vibrovat nahoru a dolů na místě.
Příklady příčných vln zahrnují vlny na provázku nebo vlny vytvořené davem stadionu u míče hra (kde se vlna pohybuje kolem stadionu, zatímco jednotliví lidé se jednoduše pohybují nahoru a dolů ve své sedadla).
Elektromagnetické vlny nebo světelné vlny jsou příčný. Jak se šíří, elektrické a magnetické pole kmitá kolmo ke směru pohybu. Elektromagnetické vlny se na rozdíl od mechanických vln, které vyžadují médium, mohou šířit ve vesmírném vakuu. Takto může Země přijímat sluneční světlo a světlo hvězd z miliard světelných let daleko.
Dalším příkladem příčné vlny je membrána bubnu při nárazu; membrána se pohybuje nahoru a dolů, když vlny procházejí jejím povrchem. Když membrána takto vibruje, vytváří zvukové vlny, které se šíří vzduchem a které jsou spíše podélné než příčné.
Podélné vlny
Podélné vlny, nazývané také tlakové vlny a tlakové vlny, oscilovat rovnoběžně se směrem pohybu vlny. Pokud se vlna pohybuje zleva doprava, posun média je také zleva doprava, ale osciluje na místě stlačením a roztažením.
Když zvuk prochází médiem, například vzduchem, způsobuje při svém pohybu stlačování vzduchu (oblasti se zvýšenou hustotou) a vzácné poruchy (oblasti se sníženou hustotou). Různé typy zvuků budou mít různé vzory komprese a vzácných funkcí.
Mezi příklady podélných vln patří zvukové vlny nebo vlny, které můžete vytvořit roztažením slinky po podlaze a zatlačením nebo tažením po její délce. Tyto vlny můžete také vidět ve vodě a jiných tekutinách nebo na Zemi - ale tyto příklady mohou mít také příčné vlny.
Vodní vlny a zemětřesení
Voda a země jsou média, která zažívají oba příčný a podélné vlny. Zemětřesení mají oba typy vln, zatímco vodní vlny mají speciální kombinaci příčných a podélných, které se nazývají povrchové vlny.
V seismologii, studiu zemětřesení, existují dva hlavní typy vln: p-vlny a s-vlny. P-vlny nebo primární vlny jsou podélné, kde se Země komprimuje a táhne ve směru šíření vln.
S-vlny nebo sekundární vlny jsou příčné, kde se Země pohybuje nahoru a dolů, jak se vlna pohybuje. Primární vlny jsou rychlejší než sekundární vlny a jsou tak často prvními, které byly detekovány při zemětřesení.
Ve vodě a jiných tekutinách jsou vlny komplikovanější. Částice vody na povrchu se budou pohybovat nahoru a dolů, jak vlna prochází - příčný pohyb - ale oni také zažije kompresi na vrcholu vlny a zředění dole - podélně pohyb. Ve skutečnosti, pokud budete sledovat jednu vodní částici na povrchu, jak kolem ní vlní vlny, uvidíte, jak se pohybuje v kruhu! Říká se jim povrchové vlny.
Daleko od povrchu jsou všechny vlny v tekutině podélné, protože objemové tekutiny nejsou dostatečně tuhá média pro přenos energie příčně. Sypká tělesa však mohou vydržet příčné vlny.