Les ondes sont la propagation d'une perturbation dans un milieu qui transmet de l'énergie d'un endroit à un autre. Il existe de nombreux types d'ondes, notamment les ondes sonores, les ondes de surface, les ondes sismiques et les ondes électromagnétiques et lumineuses.
Le milieu oscille de deux manières principales par rapport à la direction de propagation des ondes: transversalement et longitudinalement. Voici des exemples des deux types d'ondes et de la physique qui les sous-tend.
Ondes transversales
Le mouvement d'onde transversal se produit lorsque des points dans le milieu osciller à angle droit à la direction du déplacement de la vague. Si une onde se déplace de gauche à droite, les particules du milieu vibreront de haut en bas sur place.
Des exemples d'ondes transversales incluent les ondes sur une corde ou la vague créée par une foule de stade lors d'un bal jeu (où la vague se déplace autour du stade tandis que les personnes individuelles se déplacent simplement de haut en bas dans leur des places).
Les ondes électromagnétiques, ou ondes lumineuses, sont transversal. En se propageant, les champs électriques et magnétiques oscillent perpendiculairement à la direction du mouvement. Les ondes électromagnétiques, contrairement aux ondes mécaniques qui nécessitent un milieu, peuvent se propager dans le vide de l'espace. C'est ainsi que la Terre peut recevoir la lumière du soleil et la lumière des étoiles à des milliards d'années-lumière.
Un autre exemple d'onde transversale est la membrane d'un tambour lorsqu'il est frappé; la membrane monte et descend au fur et à mesure que les ondes traversent sa surface. Lorsque la membrane vibre ainsi, elle crée des ondes sonores qui se propagent dans l'air, qui sont longitudinales plutôt que transversales.
Vagues longitudinales
Ondes longitudinales, aussi appelées ondes de pression et ondes de compression, oscillent parallèlement à la direction du mouvement de l'onde. Si une onde se déplace de gauche à droite, le déplacement du milieu est également de gauche à droite mais oscillant sur place par compression et étirement.
Lorsqu'un son voyage à travers un milieu, tel que l'air, il provoque des compressions (régions de densité accrue) et des raréfactions (régions de densité diminuée) dans l'air lors de son déplacement. Différents types de sons auront différents modèles de compressions et de raréfactions.
Des exemples d'ondes longitudinales incluent les ondes sonores, ou les ondes que vous pouvez créer en étirant un slinky le long du sol et en le poussant ou en le tirant sur toute sa longueur. Vous pouvez également voir ces ondes dans l'eau et d'autres fluides ou la terre - mais ces exemples peuvent également avoir des ondes transversales.
Vagues d'eau et tremblements de terre
L'eau et la terre sont des médiums qui expérimentent tous les deux transversal et vagues longitudinales. Les tremblements de terre ont les deux types d'ondes, tandis que les ondes d'eau ont une combinaison spéciale d'ondes transversales et longitudinales appelées ondes de surface.
En sismologie, l'étude des tremblements de terre, il existe deux principaux types d'ondes: les ondes p et les ondes s. Les ondes P, ou ondes primaires, sont longitudinales, là où la terre se comprime et s'étire dans le sens de la propagation des ondes.
Les ondes S, ou ondes secondaires, sont transversales, où la terre monte et descend au fur et à mesure que l'onde se déplace. Les ondes primaires sont plus rapides que les ondes secondaires et sont donc souvent les premières à être détectées lors d'un séisme.
Dans l'eau et les autres fluides, les vagues sont plus compliquées. Les particules d'eau à la surface monteront et descendront au fur et à mesure qu'une vague passe - mouvement transversal - mais elles connaîtra également une compression en haut de la vague et une raréfaction en bas – longitudinale mouvement. En fait, si vous suivez une seule particule d'eau à la surface alors que les vagues la survolent, vous la verrez se déplacer en cercle! On les appelle les ondes de surface.
Loin de la surface, toutes les ondes dans le fluide sont longitudinales car les fluides en vrac ne sont pas des supports suffisamment rigides pour transmettre l'énergie transversalement. Les solides en vrac, cependant, peuvent supporter des ondes transversales.