Unde mecanice

(Încrețitul apei este o undă de suprafață.)

O undă mecanică este o oscilație a materiei și, prin urmare, transferă energia printr-un mediu. În timp ce undele se pot deplasa pe distanțe lungi, mișcarea mediului de transmisie – materialul – este limitată. Prin urmare, materialul oscilant nu se deplasează departe de poziția inițială de echilibru. Energia transportă undele mecanice. Această energie se propagă în aceeași direcție cu unda. Orice fel de undă (mecanică sau electromagnetică) are o anumită energie. Undele mecanice pot fi produse numai în medii care au elasticitate și inerție.

O undă mecanică necesită o infuzie inițială de energie. Odată ce această energie inițială este adăugată, undele călătoresc prin mediu până când toată energia este transferată. Dimpotrivă, undele electromagnetice nu necesită un mediu, dar pot totuși să se deplaseze prin mediu.

O proprietate importantă a undelor mecanice este aceea că amplitudinile lor sunt măsurate într-un mod neobișnuit, deplasarea împărțită la lungimea de undă (redusă). Când acest lucru devine comparabil cu unitatea, pot apărea efecte nelineare semnificative, cum ar fi generarea de armonici și, dacă este suficient de mare, pot avea efecte haotice. De exemplu, valurile de pe suprafața unui corp de apă se sparg atunci când această amplitudine dimensională depășește 1, rezultând o spumă pe suprafață și o amestecare turbulentă. Unele dintre cele mai frecvente exemple de unde mecanice sunt undele de apă, undele sonore și undele seismice.

Există trei tipuri de undă mecanică: unde transversale, unde longitudinale și unde de suprafață.

Unde transversale

Undele transversale fac ca mediul să vibreze într-un unghi drept față de direcția undelor sau a energiei care sunt purtate de mediu. Undele transversale au două părți – creasta și fundul. Creasta este punctul cel mai înalt al valului, iar fundul este cel mai de jos punct. Distanța dintre o creastă subsecventă și un fund este de jumătate din lungimea de undă. Lungimea de undă este distanța de la creastă la creastă sau de la fund la fund.

Pentru a vedea un exemplu, mutați un capăt al unui slinky (al cărui alt capăt este fix) la stânga și la dreapta lui slinky, spre deosebire de înainte și înapoi. Lumina are, de asemenea, proprietățile unei unde transversale, deși este o undă electromagnetică.

Unde longitudinale

Undele longitudinale fac ca mediul să vibreze paralel cu direcția undei. Se compune din mai multe comprimări și rarefacții. Răsuflarea este cea mai îndepărtată distanță în unda longitudinală și comprimarea este cea mai apropiată distanță. Viteza undei longitudinale creșteatunci când există un indice de refracție mai mare, datorită apropierii mai mari a atomilor din mediul comprimat. Sunetul este considerat o undă longitudinală.

Unde de suprafață

Acest tip de undă călătorește de-a lungul unei suprafețe care se află între două medii. Un exemplu de undă de suprafață ar fi valurile într-o piscină sau într-un ocean, lac sau orice alt tip de corp care susține apa. Există două tipuri de unde de suprafață, și anume unde Rayleigh și unde Love.

Undele Rayleigh sunt unde care călătoresc în mișcare asemănătoare cu cele ale undelor de pe suprafața apei. O undă Love este o undă de suprafață având unde orizontale care sunt forfecate sau transversale față de direcția de propagare.