Hva er en mekanisk bølge?

En mekanisk bølge er en forstyrrelse som pulserer gjennom en form for medium: et fast stoff, en væske eller en gass, som bærer originalen, initierer energi fra et sted til et annet. Det er tre typer mekaniske bølger: tverrgående, langsgående og grense. Enkle eksempler på bølger og media de beveger seg gjennom er lyd i luften, seismiske bølger i rock og vibrasjonene fra en gitarstreng.

Et eksempel på mekaniske bølger er krusninger i et tjern som beveger seg utover der en stein blir falt. Bølgen beveger seg gjennom mediet selv om atomer og molekyler i selve mediet generelt vender tilbake til sin opprinnelige posisjon etter at de er blitt presset sammen, strukket fra hverandre eller rotert av bølgen som passerer gjennom dem. Den mekaniske bølgen kan bevege seg i rettlinjebevegelse, rotasjonsbevegelse eller en kombinasjon av de to.

Bølger har egenskapene til frekvens, periode, bølgelengde og amplitude. Avstanden mellom den ene bølgepulsen og den neste er dens bølgelengde, og tiden mellom pulsene er perioden. For tverrgående bølger er amplituden avstanden som bølgen fortrenger mediet. Antallet bølger som går gjennom mediet over tid er bølgens frekvens. Jo høyere frekvens av en mekanisk bølge, jo større energi overfører den.

Tverrbølger overfører energien sin opp og ned eller på en side-til-side måte, og tvinger mediet til å ta form av en kråke og bunn - som i en sinusbølge. Et godt eksempel på denne typen bølger er en seismisk S-bølge der jordskorpen beveger seg opp og ned, eller side til side, vinkelrett på retningen på bølgeforplantningen. Den mekaniske bølgemodellen til en tverrbølge er gitt av bølgeforlikningen, en energilikning, hvis løsning er en sinusbølge som har de nevnte egenskapene til frekvens, periode, bølgelengde og amplitude.

Langsgående bølger er tetthetsbølger som beveger seg gjennom ekspansjon og komprimering av partikler i mediet. En utvidelse og komprimering er en bølgelengde. Gode ​​eksempler på disse bølgene er lydbølger i luft og seismiske P-bølger i bakken. Jo større tetthet av materialet er, desto raskere beveger bølgene seg gjennom det.

Grensebølger er mekaniske bølger som resonerer mellom to forskjellige medier. Lufthulrom og begrensede strenger i musikkinstrumenter, vibrasjonen av en stemningsgaffel og den kronlignende formen på en vanndråpsplask er gode eksempler på mekaniske grenser. Den resonante lyden til stemningsgaffelen er begrenset av formen og størrelsen på dens grense og elastisiteten til materialet som komponerer den.