Волны - это распространение возмущения в среде, которое передает энергию из одного места в другое. Существует много различных типов волн, включая звуковые волны, поверхностные волны, сейсмические волны, а также электромагнитные и световые волны.
Существует два основных способа колебания среды относительно направления распространения волны: поперечное и продольное. Вот примеры обоих типов волн и их физики.
Поперечные волны
Поперечное волновое движение происходит, когда точки в среде колебаться под прямым углом к направлению движения волны. Если волна распространяется слева направо, частицы среды будут колебаться вверх и вниз на месте.
Примеры поперечных волн включают волны на струне или волну, создаваемую толпой на стадионе во время бала. игра (где волна движется по стадиону, в то время как отдельные люди просто перемещаются вверх и вниз в своих сиденья).
Электромагнитные волны или световые волны поперечный. По мере распространения электрические и магнитные поля колеблются перпендикулярно направлению движения. Электромагнитные волны, в отличие от механических волн, для которых требуется среда, могут распространяться в космическом вакууме. Вот как Земля может получать солнечный свет и звездный свет за миллиарды световых лет от нас.
Другой пример поперечной волны - перепонка барабана при ударе; мембрана движется вверх и вниз, когда волны проходят по ее поверхности. Когда мембрана вибрирует подобным образом, она создает звуковые волны, распространяющиеся в воздухе, которые являются продольными, а не поперечными.
Продольные волны
Продольные волны, также называемые волны давления и волны сжатия, колеблются параллельно направлению движения волны. Если волна распространяется слева направо, смещение среды также слева направо, но колеблется на месте, сжимаясь и растягиваясь.
Когда звук распространяется через среду, такую как воздух, он вызывает сжатие (области повышенной плотности) и разрежение (области пониженной плотности) в воздухе, когда он распространяется. У разных типов звуков будут разные модели сжатия и разрежения.
Примеры продольных волн включают звуковые волны или волны, которые вы можете создать, растягивая обтяжку по полу и толкая или растягивая ее по всей длине. Вы также можете увидеть эти волны в воде и других жидкостях или на земле, но в этих примерах могут быть и поперечные волны.
Водные волны и землетрясения
Вода и земля - это среды, которые испытывают оба поперечный а также продольные волны. Землетрясения имеют оба типа волн, в то время как волны на воде имеют особую комбинацию поперечных и продольных волн, которые называются поверхностными волнами.
В сейсмологии, изучающей землетрясения, различают два основных типа волн: p-волны и s-волны. P-волны или первичные волны являются продольными, когда земля сжимается и растягивается в направлении распространения волны.
S-волны или вторичные волны являются поперечными, когда земля движется вверх и вниз по мере распространения волны. Первичные волны быстрее, чем вторичные, и поэтому часто первыми обнаруживаются при землетрясении.
В воде и других жидкостях волны более сложны. Частицы воды на поверхности будут двигаться вверх и вниз по мере прохождения волны - поперечное движение - но они также будет наблюдаться сжатие вверху волны и разрежение внизу - продольное движение. На самом деле, если вы проследите за одиночной частицей воды на поверхности, когда волны проходят мимо нее, вы действительно увидите, как она движется по кругу! Их называют поверхностными волнами.
Вдали от поверхности все волны в жидкости являются продольными, поскольку объемные жидкости не являются достаточно жесткими средами для передачи энергии в поперечном направлении. Однако объемные тела могут выдерживать поперечные волны.