Явления, свързани с вибрации, звуци и вълни, често се случват около нас. Просто кажете вибрациите при земетресение, звуците на чуруликане на птици и вълните на морската вода. В днешната дискусия ще се запознаем по-нататък с последното явление, а именно вълните.
И така, какво се разбира под вълна? Вълните са вибрации, които се разпространяват. Например, едно дете завързва края на въжето за клон на дърво. Тогава детето редовно вибрира другия край на въжето нагоре-надолу. Вижда се, че с течение на времето вибрацията се разпространява по въжето, докато достигне края на въжето, което е завързано и образува вълна.
От тази илюстрация получаваме определението, че разпространението на вибрация се нарича вълна.
Идеалната форма на вълна ще последва синусоидното движение. Освен електромагнитното излъчване и евентуално гравитационното излъчване, което може да пътува през вакуум, вълните съществуват и в среда (която поради промяна във формата може да произведе пружинна сила), където те могат да пътуват и да преместват енергия от едно място на друго, без причиняващи частиците на средата да се движат трайно; тоест няма масово движение.
Средата е линейна, ако различните вълни във всяка дадена точка на средата могат да се съберат; ограничена, ако е ограничена, иначе се нарича „безкрайна“; еднакви, ако физическите им характеристики не се променят в различни точки; изотропни, ако физическите им характеристики са „еднакви“ в различни посоки.
Въз основа на посоката на разпространение и посоката на вибрациите, вълните са групирани в два типа, а именно напречни вълни и надлъжни вълни.
Напречни вълни
Напречните вълни са вълни, чиято посока на разпространение е перпендикулярна на посоката на вибрацията.
Например, дете вибрира въже, което завършва на дърво, така че да образува вълни във въжето, както е показано на снимката. Вижда се, че вълните, образувани на въжето, са напречни вълни, където посоката на разпространение е перпендикулярна на посоката на вибрацията.
Напречните вълни обикновено се срещат в еластични твърди тела; трептене в този случай е изместването на твърдата частица далеч от нейното отпуснато положение, в посоката, перпендикулярна на разпространението на вълната. Тъй като изместването съответства на локалната деформация на срязване на материала, напречната вълна на това свойство се нарича срязваща вълна. В сеизмологията срязващите вълни се наричат още вторични вълни или S-вълни.
(Прочетете също: Разбиране на разликата в вибрациите и вълните)
Има няколко примера за напречни вълни, включително вълни на въжета и светлинни вълни.
Надлъжни вълни
За разлика от напречните вълни, надлъжните вълни са вълни, чиято посока на разпространение е успоредна на посоката на вибрацията.
Например, пружина с единия край, хоризонтално обвързан, е в равновесие. След това се изтегля и освобождава, причинявайки вибрации и вълни през пролетта. Вижда се, че вълната, образувана върху пружината, е надлъжна вълна, където посоката на разпространение е успоредна на посоката на вибрацията.
Надлъжните вълни включват звукови вълни (вибрации при налягане, изместване на частиците и скорост на частиците, разпространявани в еластична среда) и сеизмични Р-вълни (създадени от земетресения и експлозии). В надлъжна вълна изместването на средата е успоредно на разпространението на вълната. Вълните по разтегната Слинки игра, където разстоянието между намотките се увеличава и намалява, е добра визуализация и контрастира с изправените вълни по напречните трептящи струни на китара.
Има няколко примера за надлъжни вълни, включително вълни в извори и звукови вълни.
