Волны могут принимать две основные формы: поперечное движение или движение вверх-вниз и продольное сжатие материала. Поперечные волны подобны океанским волнам или колебаниям струны пианино: вы легко можете увидеть их движение. Для сравнения: волны сжатия представляют собой невидимые чередующиеся слои сжатых и разреженных молекул. Таким образом распространяются звуковые и ударные волны.
Механические волны
Волны сжатия могут распространяться только через какую-либо материальную среду, такую как воздух, вода или сталь. Вакуум не может переносить волны сжатия, так как в нем нет вещества, которое проводило бы энергию. Их зависимость от среды означает, что это механические волны, а среда определяет их скорость движения. Например, скорость звука в воздухе составляет 346 метров в секунду. Плотный материал, такой как сталь, проводит звук со скоростью 6 100 метров в секунду.
Волны сжатия
Если бы вы могли видеть волну сжатия, движущуюся по воздуху, вы бы увидели область молекул, сжатых в направлении, от которого движется волна. Молекулы становятся все более и более разреженными после точки максимального сжатия, пока вы не увидите область с наименьшим давлением, содержащую наименьшее количество молекул воздуха. После этого воздух становится все плотнее, пока вы снова не достигнете максимального сжатия. Расстояние между точками максимального сжатия или разрежения составляет одну длину волны. Чем выше частота волны, тем короче ее длина.
Вмешательство
Две или более волны, пересекая одну и ту же точку в среде, интерферируют друг с другом. Вы можете убедиться в этом, если бросите два камня в тихий пруд; рябь распространяется и накладывается друг на друга. То же самое и с волнами сжатия. Если точка сжатия встречается с точкой разрежения, они компенсируют друг друга. Если две точки сжатия встречаются, они усиливают друг друга, создавая точку с удвоенным давлением.
Ударные волны
Струя, движущаяся в воздухе быстрее скорости звука, производит звуковой удар. Когда струя движется вперед, молекулы воздуха накапливаются перед ней, как снег перед плугом. Сжатые и разреженные слои воздуха не выходят прямо из источника, как это бывает со звуком. Ударная волна образует конусообразный узор, кончик которого находится прямо перед плоскостью, а волны сжатия выходят за ним по все большим кругам.