Hvad er en mekanisk bølge?
En mekanisk bølge er en forstyrrelse, der pulserer gennem en form for medium: et fast stof, en væske eller en gas, der bærer den oprindelige, igangsætter energi fra et sted til et andet. Der er tre typer af mekaniske bølger: tværgående, langsgående og grænse. Enkle eksempler på bølger og medierne, gennem hvilke de bevæger sig, er lyd i luften, seismiske bølger i rock og vibrationer fra en guitarstreng.
Et eksempel på mekaniske bølger er krusninger i en dam, der bevæger sig udad, hvor en sten falder. Bølgen bevæger sig gennem mediet, selvom atomerne og molekylerne i selve mediet generelt vender tilbage til deres oprindelige position, efter at de er blevet klemt sammen, strækket fra hinanden eller roteret af bølgen, der passerer gennem dem. Den mekaniske bølge kan bevæge sig i linie bevægelse, roterende bevægelse eller en kombination af de to.
Bølger har egenskaberne frekvens, periode, bølgelængde og amplitude. Afstanden mellem en bølgeimpuls og den næste er dens bølgelængde, og tiden mellem pulser er perioden. For tværgående bølger er amplituden afstanden, som bølgen forskyder mediet. Antallet af bølger, der passerer gennem mediet over tid, er bølgens frekvens. Jo højere frekvensen af en mekanisk bølge er, jo større er den energi, der transmitterer.
Tværgående bølger transmitterer deres energi op og ned eller på side-til-side måde, hvilket tvinger mediet til at tage form af en kråne og truge - som i en sinusbølge. Et godt eksempel på denne slags bølge er en seismisk S-bølge, hvor jordskorpen bevæger sig op og ned eller side til side vinkelret på retningen af bølgeforplantningen. Den mekaniske bølgemodel af en tværgående bølge er givet af bølgeforligningen, en energiligning, hvis opløsning er en sinusbølge, der har de førnævnte karakteristika for frekvens, periode, bølgelængde og amplitude.
Langsgående bølger er densitetsbølger, der bevæger sig gennem ekspansion og komprimering af mediepartikler. Én udvidelse og komprimering er en bølgelængde. Gode eksempler på disse bølger er lydbølger i luft og seismiske P-bølger i jorden. Jo større densitet materialet er, jo hurtigere bevæger bølger sig gennem det.
Grænsebølger er mekaniske bølger, der resonerer mellem to forskellige medier. Lufthulrum og begrænsede strenge i musikinstrumenter, vibrationen af en indstillingsgaffel og den krone-lignende form af en vanddråbestænk er gode eksempler på grænsemekaniske bølger. Afstemningsgaffens resonanselyd er begrænset af formen og størrelsen på dens grænse og elasticiteten af det materiale, der udgør den.