Wat is een elastische golf?

Een elastische golf reist in het algemeen door een materiaal of vloeistof, of op het oppervlak ervan, zonder permanente structurele of fysieke veranderingen te veroorzaken. Het wordt meestal geïdentificeerd door een vervorming of verplaatsing. Golven die zich door water voortplanten, geluid dat door lucht beweegt en energie die door vaste materialen zoals de aarde beweegt, worden vaak beschreven als elastische golven. Voortplanting kan wiskundig worden geanalyseerd, terwijl de hoogte, lengte en timing van een elastische golf kunnen worden gevisualiseerd met behulp van een grafiek. Speciale ultrasone camera's kunnen ook de beweging afbeelden over een solide oppervlak, zoals een metaalplaat of papier.

Als een kiezelsteen of een ander voorwerp in water valt, bewegen rimpelingen meestal in alle richtingen. Deze kunnen worden gezien als een cirkelvormige ring van bovenaf of worden waargenomen op het oppervlak terwijl het oppervlak op en neer beweegt. Het meten van een elastische golf kan worden bereikt door de hoogte in kaart te brengen vanaf een referentiepunt, zoals het normale wateroppervlak. De hoogte van de gebogen lijn wordt de amplitude genoemd, die zich zowel boven de oppervlaktelijn als eronder kan uitstrekken. Dit is typisch een cyclus in de beweging van de golf.

Elastische golven hebben meestal pieken en dalen. Van de ene piek naar de volgende, evenals de ene trog naar de andere, is een cyclus genaamd amplitude. Als de elastische golf wordt vergeleken met de tijd in plaats van de afstand, is deze meting van de golfperiode. Het delen van de golflengte door de periode in een golfvergelijking levert meestal een waarde op voor de snelheid van de golf.

Een akoestische golf reist vaak op een vergelijkbare manier, hetzij door lucht, water of een vast materiaal. De periode van een geluidsgolf wordt de frequentie ervan genoemd; het wordt meestal gemeten in eenheden genaamd hertz als de reistijd wordt gemeten in seconden. Wiskundige berekeningen worden over het algemeen complexer wanneer een elastische golf door een vast materiaal wordt geanalyseerd. Geometrische eigenschappen van gelaagde cilinders, bijvoorbeeld, evenals de dichtheid, hardheid en vorm van objecten worden vaak in rekening gebracht. Deze gegevens worden typisch geanalyseerd en vastgelegd door ingenieurs voor objecten zoals aluminium omhulsels en verschillende mechanische componenten.

Naast het gebruik van wiskunde en computermodellen, kan een elastische golf ook worden afgebeeld met behulp van lasers en ultrasone detectoren. Experimenten hebben videocamera's gebruikt om beeldtrillingen in beeld te brengen en de elastische eigenschappen van verschillende materialen te analyseren. Op een metalen plaat kan een dergelijke afbeelding bijvoorbeeld lijken op rimpelingen in een vijver. Verschillende materialen kunnen afzonderlijke voortplantingspatronen vertonen, terwijl elk type een elastische golf anders onder spanning kan overbrengen.