Valovi so širjenje motenj v mediju, ki prenaša energijo z ene lokacije na drugo. Obstaja veliko različnih vrst valov, vključno z zvočnimi, površinskimi, potresnimi in elektromagnetnimi ter svetlobnimi valovi.
Obstajata dva glavna načina, kako medij niha glede na smer širjenja valov: prečno in vzdolžno. Tu so primeri obeh vrst valov in fizike za njimi.
Prečni valovi
Prečno gibanje valov se pojavi, ko točke v mediju nihajo pod pravim kotom v smer potovanja vala. Če val potuje od leve proti desni, bodo delci medija vibrirali gor in dol na svojem mestu.
Primeri prečnih valov vključujejo valove na vrvici ali val, ki ga na žogi ustvari stadionska množica igra (kjer se val premika po stadionu, medtem ko se posamezniki v svojih sedeži).
Elektromagnetni valovi ali svetlobni valovi so prečno. Ko se širijo, električna in magnetna polja nihajo pravokotno na smer gibanja. Elektromagnetni valovi se za razliko od mehanskih valov, ki potrebujejo medij, lahko širijo v vakuumu prostora. Tako lahko Zemlja sprejema sončno in zvezdno svetlobo že od milijard svetlobnih let.
Drug primer prečnega vala je membrana bobna ob udarcu; membrana se premika gor in dol, ko valovi potujejo po njeni površini. Ko membrana tako vibrira, ustvari zvočne valove, ki se širijo po zraku in so vzdolžni in ne prečni.
Vzdolžni valovi
Vzdolžni valovi, imenovani tudi tlačni in kompresijski valovi, nihajo vzporedno s smerjo gibanja vala. Če val potuje od leve proti desni, je premik medija tudi levo v desno, vendar niha na mestu s stiskanjem in raztezanjem.
Ko zvok potuje skozi medij, kot je zrak, med potovanjem povzroči zračenje (območja povečane gostote) in redčenja (območja zmanjšane gostote) v zraku. Različne vrste zvokov imajo različne vzorce stiskanja in redčenja.
Primeri vzdolžnih valov vključujejo zvočne valove ali valove, ki jih lahko ustvarite tako, da raztegnete drsnega po tleh in ga potisnete ali potegnete po dolžini. Te valove lahko vidite tudi v vodi in drugih tekočinah ali na zemlji - vendar imajo lahko ti primeri tudi prečne valove.
Vodni valovi in potresi
Voda in zemlja sta medij, ki doživljata oboje prečno in vzdolžni valovi. Potresi imajo obe vrsti valov, medtem ko imajo vodni valovi posebno kombinacijo prečnih in vzdolžnih, ki jih imenujemo površinski valovi.
V seizmologiji pri preučevanju potresov obstajata dve glavni vrsti valov: p-valovi in s-valovi. P-valovi ali primarni valovi so vzdolžni, kjer se zemlja stisne in razteza v smeri širjenja valov.
S-valovi ali sekundarni valovi so prečni, kjer se zemlja giblje gor in dol, ko val potuje. Primarni valovi so hitrejši od sekundarnih, zato so pogosto prvi, ki jih zaznamo v potresu.
V vodi in drugih tekočinah so valovi bolj zapleteni. Vodni delci na površini se bodo premikali navzgor in navzdol, ko val prehaja - prečno gibanje -, vendar se bo doživel tudi stiskanje na vrhu vala in redčenje na dnu - vzdolžno gibanje. Če sledite enemu vodnemu delcu na površini, ko se valovi valovijo mimo nje, boste dejansko videli, da se premika v krogu! Temu rečemo površinski valovi.
Proč od površine so vsi valovi v tekočini vzdolžni, saj tekočine v razsutem stanju niso dovolj togi mediji, da bi prečno prenašali energijo. Razsute snovi pa lahko vzdržijo prečne valove.
