Viļņi ir traucējumu izplatīšanās vidē, kas pārraida enerģiju no vienas vietas uz otru. Ir daudz dažādu viļņu veidu, tostarp skaņas viļņi, virsmas viļņi, seismiskie viļņi un elektromagnētiskie un gaismas viļņi.
Ir divi galvenie veidi, kā barotne svārstās attiecībā uz viļņu izplatīšanās virzienu: šķērsvirzienā un gareniski. Šeit ir abu viļņu veidu un aiz tiem esošās fizikas piemēri.
Šķērsvirziena viļņi
Šķērsvirziena viļņu kustība notiek, kad punkti barotnē svārstīties taisnā leņķī uz viļņa kustības virzienu. Ja vilnis pārvietojas no kreisās uz labo pusi, barotnes daļiņas savā vietā vibrēs uz augšu un uz leju.
Šķērsvirziena viļņu piemēri ir viļņi uz auklas vai stadiona pūļa radīts vilnis pie bumbas spēle (kur vilnis pārvietojas pa stadionu, kamēr atsevišķi cilvēki savā kustībā vienkārši pārvietojas augšup un lejup sēdekļi).
Elektromagnētiskie viļņi jeb gaismas viļņi ir šķērsvirzienā. Kad tie izplatās, elektriskie un magnētiskie lauki svārstās perpendikulāri kustības virzienam. Elektromagnētiskie viļņi, atšķirībā no mehāniskajiem viļņiem, kuriem nepieciešama vide, var izplatīties kosmosa vakuumā. Šādi Zeme var saņemt saules gaismu un zvaigžņu gaismu no miljardiem gaismas gadu attāluma.
Vēl viens šķērsvirziena viļņu piemērs ir bungas membrāna, kad tā ir sasista; membrāna pārvietojas uz augšu un uz leju, viļņiem pārvietojoties pa tās virsmu. Kad membrāna šādi vibrē, tā rada skaņas viļņus, kas izplatās pa gaisu, kas ir gareniski, nevis šķērsvirzienā.
Garenvirziena viļņi
Gareniskie viļņi, saukti arī spiediena viļņi un spiedes viļņi, svārstās paralēli viļņa kustības virzienam. Ja vilnis virzās no kreisās uz labo pusi, barotnes pārvietojums tiek atstāts arī no kreisās uz labo pusi, bet svārstās vietā, saspiežot un izstiepjoties.
Kad skaņa pārvietojas caur barotni, piemēram, gaisu, tā ceļojot rada gaisā saspiešanu (paaugstināta blīvuma reģioni) un retumu (samazināta blīvuma reģionus). Dažādu veidu skaņām būs dažādi saspiešanas un retināšanas modeļi.
Garenisko viļņu piemēri ir skaņas viļņi vai viļņi, kurus varat izveidot, izstiepjot slinku gar grīdu un nospiežot vai velkot to visā garumā. Šos viļņus var redzēt arī ūdenī un citos šķidrumos vai zemē, taču arī šiem piemēriem var būt šķērsvirziena viļņi.
Ūdens viļņi un zemestrīces
Ūdens un zeme ir vidēji, kas piedzīvo gan šķērsvirzienā un gareniskie viļņi. Zemestrīcēm ir abu veidu viļņi, savukārt ūdens viļņiem ir īpaša šķērsvirziena un garenvirziena kombinācija, ko sauc par virsmas viļņiem.
Seismoloģijā, pētot zemestrīces, ir divi galvenie viļņu veidi: p-viļņi un s-viļņi. P viļņi jeb primārie viļņi ir gareniski, kur zeme saspiež un stiepjas viļņu izplatīšanās virzienā.
S-viļņi jeb sekundārie viļņi ir šķērsvirzienā, kur zeme virzās uz augšu un uz leju, viļņam virzoties. Primārie viļņi ir ātrāki nekā sekundārie viļņi, tāpēc bieži vien pirmie tiek atklāti zemestrīcē.
Ūdenī un citos šķidrumos viļņi ir sarežģītāki. Ūdens daļiņas uz virsmas pārvietosies uz augšu un uz leju, kad vilnis iet garām - šķērsvirziena kustība -, bet tās piedzīvos arī saspiešanu viļņa augšdaļā un retumu zemāk - gareniski kustība. Patiesībā, ja jūs sekojat vienai ūdens daļiņai uz virsmas, kad viļņi tai viļņojas garām, jūs redzēsiet, kā tā pārvietojas pa apli! Tos sauc par virsmas viļņiem.
Tālu no virsmas visi viļņi šķidrumā ir gareniski, jo tilpuma šķidrumi nav pietiekami stingri, lai enerģiju pārraidītu šķērsvirzienā. Masveida cietvielas tomēr var uzturēt šķērsvirziena viļņus.