メカニカルウェーブとは

機械的波とは、ある種の媒体（固体、液体、または気体）を介して脈動する外乱であり、元の場所から別の場所へエネルギーを開始します。 機械波には、横波、縦波、境界波の3種類があります。 波とそれらが移動するメディアの簡単な例は、空中の音、岩の地震波、およびギターの弦の振動です。

機械的波動の一例は、石が落とされた場所から外側に移動する池の波紋です。 媒体自体の原子や分子は、それらを通過する波によって一緒に圧迫されたり、引き伸ばされたり、回転されたりした後、通常は元の位置に戻りますが、波は媒体を通過します。 機械的波動は、直線運動、回転運動、またはこの2つの組み合わせで移動します。

波には、周波数、周期、波長、および振幅の特性があります。 ある波のパルスと次の波のパルスの間の距離はその波長であり、パルス間の時間は周期です。 横波の場合、振幅は波が媒体を変位させる距離です。 時間の経過とともに媒体を通過する波の数が波の周波数です。 機械的波の周波数が高いほど、伝達するエネルギーが大きくなります。

横波はエネルギーを上下または左右に伝達し、正弦波のように媒体を山と谷の形にします。 この種の波の良い例は、地球の地殻が波の伝播の方向に垂直に上下に、または左右に動く地震のS波です。 横波の機械的波動モデルは、波動方程式、エネルギー方程式で与えられ、その解は、前述の周波数、周期、波長、および振幅の特性を持つ正弦波です。

縦波は、媒体の粒子の膨張と圧縮を介して移動する密度波です。 1つの拡張と圧縮は1つの波長です。 これらの波の良い例は、空気中の音波と地面の地震P波です。 材料の密度が大きいほど、波はより速く移動します。

境界波は、2つの異なる媒体間で共振する機械的な波です。 楽器の空洞と拘束された弦、音叉の振動、水滴のしぶきの冠のような形状は、境界の機械的波動の良い例です。 音叉の共鳴音は、その境界の形状とサイズ、およびそれを構成する材料の弾性によって制限されます。