Golven zijn een voortplanting van een storing in een medium dat energie van de ene locatie naar de andere overbrengt. Er zijn veel verschillende soorten golven, waaronder geluidsgolven, oppervlaktegolven, seismische golven en elektromagnetische en lichtgolven.
Er zijn twee manieren waarop het medium oscilleert met betrekking tot de voortplantingsrichting van de golf: transversaal en longitudinaal. Hier zijn voorbeelden van beide soorten golven en de fysica erachter.
Dwarsgolven
Transversale golfbeweging treedt op wanneer punten in het medium oscilleren in een rechte hoek in de richting van de reis van de golf. Als een golf van links naar rechts gaat, zullen de deeltjes van het medium op hun plaats op en neer trillen.
Voorbeelden van transversale golven zijn golven aan een touwtje of de golf die door een stadionpubliek bij een bal wordt gecreëerd spel (waarbij de golf door het stadion beweegt terwijl de individuele mensen gewoon op en neer bewegen in hun stoelen).
Elektromagnetische golven, of lichtgolven, zijn
transversaal. Terwijl ze zich voortplanten, oscilleren elektrische en magnetische velden loodrecht op de bewegingsrichting. Elektromagnetische golven kunnen, in tegenstelling tot mechanische golven waarvoor een medium nodig is, zich voortplanten in het vacuüm van de ruimte. Dit is hoe de aarde zonlicht en sterrenlicht van miljarden lichtjaren afstand kan ontvangen.Een ander voorbeeld van een transversale golf is het membraan van een trommel wanneer erop wordt geslagen; het membraan beweegt op en neer terwijl golven over het oppervlak reizen. Wanneer het membraan op deze manier trilt, creëert het geluidsgolven die zich door de lucht voortplanten, die longitudinaal zijn in plaats van transversaal.
Longitudinale golven
Longitudinale golven, ook wel drukgolven en compressiegolven, oscilleren evenwijdig aan de richting van de beweging van de golf. Als een golf van links naar rechts gaat, is de verplaatsing van het medium ook van links naar rechts, maar oscilleert op zijn plaats door samendrukken en uitrekken.
Wanneer een geluid door een medium, zoals lucht, reist, veroorzaakt het compressies (gebieden met verhoogde dichtheid) en verdunningen (gebieden met verminderde dichtheid) in de lucht terwijl het zich voortplant. Verschillende soorten geluiden hebben verschillende patronen van compressie en zeldzaamheden.
Voorbeelden van longitudinale golven zijn geluidsgolven, of de golven die je kunt creëren door een slinky over de vloer uit te rekken en over de lengte ervan te duwen of te trekken. Je kunt deze golven ook zien in water en andere vloeistoffen of de aarde, maar deze voorbeelden kunnen ook dwarsgolven hebben.
Watergolven en aardbevingen
Water en aarde zijn mediums die ervaren beide transversaal en longitudinale golven. Aardbevingen hebben beide soorten golven, terwijl watergolven een speciale combinatie van transversale en longitudinale golven hebben die oppervlaktegolven worden genoemd.
In de seismologie, de studie van aardbevingen, zijn er twee hoofdtypen golven: p-golven en s-golven. P-golven, of primaire golven, zijn longitudinaal, waar de aarde samendrukt en zich uitrekt in de richting van golfvoortplanting.
S-golven, of secundaire golven, zijn transversaal, waarbij de aarde op en neer beweegt terwijl de golf reist. Primaire golven zijn sneller dan secundaire golven en zijn daarom vaak de eersten die bij een aardbeving worden gedetecteerd.
In water en andere vloeistoffen zijn golven ingewikkelder. Waterdeeltjes op het oppervlak zullen op en neer bewegen als een golf passeert - transversale beweging - maar ze zal ook compressie ervaren aan de bovenkant van de golf en verdunning aan de onderkant - longitudinaal beweging. Als je een enkel waterdeeltje op het oppervlak volgt terwijl de golven erlangs kabbelen, zul je het in feite in een cirkel zien bewegen! Dit worden oppervlaktegolven genoemd.
Buiten het oppervlak zijn alle golven in vloeistof longitudinaal omdat bulkvloeistoffen niet stijf genoeg zijn om energie transversaal over te dragen. Stortgoederen kunnen echter dwarsgolven opvangen.