Содержание
Волны могут принимать две основные формы: поперечное движение или движение вверх-вниз и продольное или материальное сжатие. Поперечные волны похожи на океанские волны или вибрации в струне пианино: вы можете легко увидеть их движение. Волны сжатия, для сравнения, представляют собой невидимые чередующиеся слои сжатых и разреженных молекул. Звуковые и ударные волны распространяются таким образом.
Механические Волны
Волны сжатия могут проходить только через какую-то материальную среду, такую как воздух, вода или сталь. Вакуум не может нести волны сжатия, так как у него нет вещества для проведения энергии. Их зависимость от среды означает, что это механические волны, а среда определяет скорость их движения. Скорость звука в воздухе, например, составляет 346 метров в секунду. Плотный материал, такой как сталь, проводит звук со скоростью 6 100 метров в секунду.
Волны сжатия
Если бы вы могли видеть волну сжатия, движущуюся в воздухе, вы бы увидели область молекул, сжатых в направлении, из которого волна распространялась. Молекулы становятся все более и более разреженными после максимальной точки сжатия, пока вы не увидите область самого низкого давления с наименьшим количеством молекул воздуха. После этой точки воздух постепенно становится плотнее, пока вы снова не достигнете максимального сжатия. Расстояние между точками максимального сжатия или разрежения составляет одну длину волны. При увеличении частоты волны длина волны становится короче.
интерференция
Две или более волны, пересекающие одну и ту же точку в среде, мешают друг другу. Вы можете увидеть это, если бросите два камня в неподвижный пруд; рябь распространяется и пересекается друг с другом. То же самое происходит с волнами сжатия. Если точка сжатия встречается с разреженной точкой, оба компенсируют друг друга. Если две точки сжатия встречаются, они усиливают друг друга, создавая точку, имеющую двойное давление.
Ударные волны
Струя, движущаяся по воздуху быстрее скорости звука, производит звуковой удар. Когда струя движется вперед, молекулы воздуха накапливаются перед ней, как снег перед плугом. Сжатые и разреженные слои воздуха не движутся прямо из источника, как вы получаете со звуком. Ударная волна образует конусообразный рисунок с острием, находящимся прямо перед плоскостью, а волны сжатия распространяются за ней в виде все более крупных кругов.