Содержание
Волны могут иметь две основные формы: поперечные, с вертикальным и продольным перемещением или сжатие материала. Поперечные волны подобны морским волнам или колебаниям струны пианино: вы легко можете увидеть их движение. Для сравнения, волны сжатия представляют собой невидимые чередующиеся слои сжатых и разреженных молекул. Таким образом распространяются звуковые и ударные волны.
Механические волны
Волны сжатия могут распространяться через материальную среду определенного типа, например воздух, воду или сталь. Вакуум не может переносить волны сжатия, поскольку нет вещества, которое проводило бы энергию. Зависимость от среды означает, что это механические волны, а среда определяет их скорость. Например, скорость звука в воздухе составляет 346 м / с. Плотный материал, такой как сталь, проводит звук со скоростью 6 100 м / с.
Волны сжатия
Если бы вы могли видеть волну сжатия, движущуюся по воздуху, вы бы увидели область сжатых молекул в том направлении, из которого распространяется волна. Молекулы становятся все более разреженными после точки максимального сжатия, пока вы не увидите область более низкого давления с меньшим количеством молекул воздуха. После этого воздух становится все плотнее, пока снова не достигнет максимального сжатия. Расстояние между точками максимального сжатия и разрежения - это длина волны. С увеличением частоты волны ее длина уменьшается.
Вмешательство
Две или более волны, пересекая одну и ту же точку в среде, интерферируют друг с другом. Вы можете увидеть этот эффект, бросив два камня в озеро с неподвижной водой; волны распространяются и перекрываются. То же самое и с волнами сжатия. Если точка сжатия встречается с точкой разрежения, они компенсируют друг друга. Если две точки сжатия встречаются, они усиливают друг друга, создавая точку с удвоенным давлением.
Ударные волны
Струя, движущаяся в воздухе быстрее скорости звука, производит звуковой взрыв. По мере продвижения струи молекулы воздуха «накапливаются» перед ней, как земля перед экскаватором. Слои сжатого и разреженного воздуха движутся не так прямолинейно, как со звуком. Ударная волна образует конус с острием перед струей, а волны сжатия движутся назад по возрастающим кругам.
