Unde longitudinale

 (Undă de puls de presiune plană. Sursa: Christophe Dang Ngoc Chan (cdang), https://en.wikipedia.org/wiki/File:Onde_compression_impulsion_1d_30_petit.gif, CC Attribution-Share Alike 3.0 Unported license)

Undele longitudinale sunt unde în care deplasarea mediului este în aceeași direcție sau în direcția opusă direcției de propagare a undelor. Undele longitudinale mecanice sunt, de asemenea, numite unde compresionale sau de compresie, deoarece ele produc comprimare și rarefacție atunci când călătoresc printr-un mediu și unde de presiune, deoarece produc creșteri și scăderi ale presiunii.

Celălalt tip principal de undă este unda transversală, în care deplasările mediului sunt în unghi drept față de direcția de propagare. Unele unde transversale sunt mecanice, ceea ce înseamnă că unda are nevoie de un mediu pentru a călători. Undele mecanice transversale sunt de asemenea numite „unde de forfecare”.

Prin acronim, „undele longitudinale” și „undele transversale” au fost ocazional abreviate de către unii autori drept unde „L” și, respectiv, „unde T” pentru propria lor conveniență. În timp ce aceste două acronime au semnificații specifice în seismologie (unda L pentru undele Love sau undele lungi) și electrocardiografie (pentru undele T), unii autori au ales să folosească „unde-l” (litera „l” mică) și ”unde-t” în schimb, deși nu se găsesc frecvent în scrierile fizicii, cu excepția unor cărți științifice populare.

Exemple

Undele longitudinale includ undele sonore (vibrațiile în presiune, particulele de deplasare și viteza particulelor propagate într-un mediu elastic) și undele P seismice (create de cutremure și explozii).

În cazul undelor longitudinale, deplasarea mediului este paralelă cu propagarea undei, iar undele pot fi drepte sau rotunde.

Unde sonore

În cazul undelor sonore longitudinale armonice, frecvența și lungimea de undă pot fi descrise prin formula

y(x,t) = y₀ cos(ω(t – x/c))

unde: y este deplasarea punctului pe unda sonoră care se deplasează; x este distanța pe care punctul a parcurs-o de la sursa undei; t este timpul scurs; y₀ este amplitudinea oscilațiilor, c este viteza undei; și ω este frecvența unghiulară a undelor.

Cantitatea x/c este timpul de care unda are nevoie pentru a călători pe distanța x.

Frecvența obișnuită (f) a undei este dată de

f = ω/2π.

Lungimea de undă poate fi calculată ca relația dintre viteza undelor și frecvența obișnuită.

λ = c/f.

Pentru undele sonore, amplitudinea undei este diferența dintre presiunea aerului neperturbat și presiunea maximă cauzată de unde.

Viteza de propagare a sunetului depinde de tipul, temperatura și compoziția mediului prin care se propagă.

Unde de presiune

Într-un mediu elastic cu rigiditate, o oscilație armonică a undelor de presiune are forma,

y(x,t) = y₀ cos⁡ (kx – ωt + φ)

unde: y₀ este amplitudinea deplasării, k este numarul de undă, x este distanța de-a lungul axei propagării, ω este frecvența unghiulară, t este timpul și φ este diferența de fază.

Forța de refacere, care acționează pentru a readuce mediul în poziția sa inițială, este asigurată de modulul de elasticitate isostatică al mediului.