Bølger er en formering af en forstyrrelse i et medium, der overfører energi fra et sted til et andet. Der er mange forskellige typer bølger, herunder lydbølger, overfladebølger, seismiske bølger og elektromagnetiske og lysbølger.
Der er to hovedmåder, hvorpå mediet svinger i forhold til retningen af bølgeforplantning: på tværs og i længderetningen. Her er eksempler på begge typer bølger og fysikken bag dem.
Tværgående bølger
Tværgående bølgebevægelse opstår, når der peger i mediet sving i rette vinkler til retning af bølgens rejse. Hvis en bølge bevæger sig fra venstre mod højre, vil mediumets partikler vibrere op og ned på plads.
Eksempler på tværgående bølger inkluderer bølger på en streng eller bølgen skabt af en stadionskare ved en bold spil (hvor bølgen bevæger sig rundt på stadion, mens de enkelte mennesker simpelthen bevæger sig op og ned i deres sæder).
Elektromagnetiske bølger eller lysbølger er tværgående. Når de forplantes, svinger elektriske og magnetiske felter vinkelret på bevægelsesretningen. Elektromagnetiske bølger kan i modsætning til mekaniske bølger, der kræver et medium, forplante sig i rumets vakuum. Dette er hvordan Jorden kan modtage sollys og stjernelys fra milliarder af lysår væk.
Et andet eksempel på tværgående bølger er en trommes membran, når den rammes; membranen bevæger sig op og ned, når bølger bevæger sig over overfladen. Når membranen vibrerer sådan, skaber den lydbølger, der spredes gennem luften, som er langsgående snarere end tværgående.
Langsgående bølger
Langsgående bølger, også kaldet trykbølger og kompressionsbølger, oscillerer sig parallelt med bølgerens retning. Hvis en bølge bevæger sig fra venstre mod højre, flyttes mediet også fra venstre mod højre, men pendler på plads ved komprimering og strækning.
Når en lyd bevæger sig gennem et medium, såsom luft, forårsager det kompressioner (områder med øget tæthed) og sjældenhed (regioner med nedsat tæthed) i luften, når den bevæger sig. Forskellige typer lyde har forskellige mønstre for kompression og sjældenhed.
Eksempler på langsgående bølger inkluderer lydbølger eller de bølger, du kan skabe ved at strække en glat langs gulvet og skubbe eller trække den langs dens længde. Du kan også se disse bølger i vand og andre væsker eller jorden - men disse eksempler kan også have tværbølger.
Vandbølger og jordskælv
Vand og jord er medier, der oplever begge tværgående og langsgående bølger. Jordskælv har begge typer bølger, mens vandbølger har en speciel kombination af tværgående og langsgående, som kaldes overfladebølger.
I seismologi, studiet af jordskælv, er der to hovedtyper af bølger: p-bølger og s-bølger. P-bølger eller primære bølger er langsgående, hvor jorden komprimeres og strækker sig i retning af bølgeudbredelse.
S-bølger eller sekundære bølger er tværgående, hvor jorden bevæger sig op og ned, når bølgen bevæger sig. Primære bølger er hurtigere end sekundære bølger, og det er ofte de første, der opdages i et jordskælv.
I vand og andre væsker er bølger mere komplicerede. Vandpartikler på overfladen bevæger sig op og ned, når en bølge passerer - tværgående bevægelse - men de vil også opleve kompression øverst i bølgen og sjældenhed i bunden - langsgående bevægelse. Faktisk, hvis du følger en enkelt vandpartikel på overfladen, når bølger bølger forbi den, vil du faktisk se den bevæge sig i en cirkel! Disse kaldes overfladebølger.
Væk fra overfladen er alle bølger i væske i længderetningen, da bulkvæsker ikke er stive nok medier til at transmittere energi på tværs. Bulkfaststoffer kan dog opretholde tværgående bølger.