Valurile sunt o propagare a unei perturbări într-un mediu care transmite energie dintr-o locație în alta. Există multe tipuri diferite de unde, inclusiv unde sonore, unde de suprafață, unde seismice și unde electromagnetice și luminoase.
Există două moduri principale în care mediul oscilează în raport cu direcția de propagare a undelor: transversal și longitudinal. Iată exemple ale ambelor tipuri de unde și ale fizicii din spatele lor.
Valuri transversale
Mișcarea undelor transverse apare atunci când punctele din mediu oscilează în unghi drept spre direcția de deplasare a valului. Dacă o undă se deplasează de la stânga la dreapta, particulele mediului vor vibra în sus și în jos în loc.
Exemple de unde transversale includ valuri pe un șir sau valul creat de o mulțime de stadion la o minge joc (unde valul se mișcă în jurul stadionului în timp ce oamenii individuali se mișcă pur și simplu în sus și în jos în lor locuri).
Undele electromagnetice sau undele luminoase sunt transversal. Pe măsură ce se propagă, câmpurile electrice și magnetice oscilează perpendicular pe direcția mișcării. Undele electromagnetice, spre deosebire de undele mecanice care necesită un mediu, se pot propaga în vidul spațiului. Acesta este modul în care Pământul poate primi lumina soarelui și lumina stelelor de la miliarde de ani lumină distanță.
Un alt exemplu de undă transversală este membrana unui tambur atunci când este lovită; membrana se mișcă în sus și în jos pe măsură ce valurile se deplasează pe suprafața sa. Când membrana vibrează astfel, creează unde sonore care se propagă prin aer, care sunt mai degrabă longitudinale decât transversale.
Valuri longitudinale
Undele longitudinale, numite și unde de presiune și unde de compresiune, oscilează paralel cu direcția mișcării undei. Dacă o undă se deplasează de la stânga la dreapta, deplasarea mediului este, de asemenea, de la stânga la dreapta, dar oscilând pe loc prin comprimare și întindere.
Când un sunet se deplasează printr-un mediu, cum ar fi aerul, acesta provoacă compresii (regiuni cu densitate crescută) și rarefacții (regiuni cu densitate scăzută) în aer în timp ce se deplasează. Diferite tipuri de sunete vor avea modele diferite de compresii și rarefacții.
Exemple de unde longitudinale includ undele sonore sau undele pe care le puteți crea întinzând un slinky de-a lungul podelei și împingându-l sau trăgându-l de-a lungul lungimii sale. Puteți vedea, de asemenea, aceste unde în apă și alte fluide sau pe pământ - dar aceste exemple pot avea și unde transversale.
Valuri de apă și cutremure
Apa și pământul sunt medii care experimentează ambii transversal și unde longitudinale. Cutremurele au ambele tipuri de valuri, în timp ce valurile de apă au o combinație specială de transversale și longitudinale, care se numesc unde de suprafață.
În seismologie, studiul cutremurelor, există două tipuri principale de unde: undele p și undele s. Undele P sau undele primare sunt longitudinale, unde pământul se comprimă și se întinde în direcția propagării undelor.
Undele S, sau undele secundare, sunt transversale, unde pământul se mișcă în sus și în jos pe măsură ce valul se deplasează. Undele primare sunt mai rapide decât undele secundare și, prin urmare, sunt adesea primele detectate într-un cutremur.
În apă și alte fluide, valurile sunt mai complicate. Particulele de apă de la suprafață se vor mișca în sus și în jos pe măsură ce o undă trece - mișcare transversală - dar ele va experimenta, de asemenea, compresie în partea de sus a valului și rarefacție în partea de jos - longitudinală mişcare. De fapt, dacă urmăriți o singură particulă de apă la suprafață pe măsură ce valurile se învârt pe lângă ea, veți vedea de fapt că se mișcă în cerc! Acestea se numesc unde de suprafață.
Departe de suprafață, toate undele din fluid sunt longitudinale, deoarece fluidele în vrac nu sunt medii suficient de rigide pentru a transmite energia transversal. Cu toate acestea, solidele în vrac pot susține unde transversale.