Qu'est-ce qu'une onde mécanique?
Une onde mécanique est une perturbation qui vibre à travers une forme quelconque de milieu: un solide, un liquide ou un gaz, transportant l'original, initiant de l'énergie d'un endroit à un autre. Il existe trois types d'ondes mécaniques: transversale, longitudinale et limite. Les sons simples dans l'air, les ondes sismiques dans le rock et les vibrations d'une corde de guitare sont des exemples simples d'ondes et du média par lequel elles se déplacent.
Un exemple d'ondes mécaniques sont les ondulations dans un étang qui se déplacent vers l'extérieur où une pierre tombe L'onde se déplace à travers le support, même si les atomes et les molécules du support lui-même reprennent généralement leur position d'origine après avoir été pressés ensemble, étirés ou mis en rotation par la vague qui les traverse. L'onde mécanique peut se déplacer en ligne droite, en rotation ou en une combinaison des deux.
Les ondes possèdent les caractéristiques de fréquence, période, longueur d'onde et amplitude. La distance entre une impulsion d'onde et la suivante est sa longueur d'onde et le temps entre impulsions est sa période. Pour une onde transversale, l'amplitude est la distance à laquelle l'onde déplace le milieu. Le nombre d'ondes traversant le milieu au fil du temps est la fréquence de l'onde. Plus la fréquence d'une onde mécanique est élevée, plus l'énergie qu'elle transmet est grande.
Les ondes transversales transmettent leur énergie de haut en bas ou d'un côté à l'autre, forçant le milieu à prendre la forme d'une crête et d'un creux - comme dans une onde sinusoïdale. Un bon exemple de ce type d'onde est une onde sismique en S dans laquelle la croûte terrestre se déplace de haut en bas, ou d'un côté à l'autre, perpendiculairement à la direction de propagation de l'onde. Le modèle d'onde mécanique d'une onde transversale est donné par l'équation d'onde, une équation d'énergie, dont la solution est une onde sinusoïdale possédant les caractéristiques susmentionnées de fréquence, période, longueur d'onde et amplitude.
Les ondes longitudinales sont des ondes de densité qui se déplacent à travers l'expansion et la compression de particules du milieu. Une expansion et une compression est une longueur d'onde. Les ondes sonores dans l'air et les ondes P sismiques dans le sol sont de bons exemples de ces ondes. Plus la densité du matériau est grande, plus les ondes le traversent rapidement.
Les ondes de limite sont des ondes mécaniques qui résonnent entre deux milieux différents. Les cavités d'air et les cordes sous contrainte dans les instruments de musique, la vibration d'un diapason et la forme en couronne d'une projection de gouttelettes d'eau sont de bons exemples d'ondes mécaniques limites. Le son de résonance du diapason est limité par la forme et la taille de ses limites et par l'élasticité du matériau le composant.