Содержание
Волны могут иметь две основные формы: поперечные, с вертикальным и продольным движением, или сжатие материала. Поперечные волны похожи на морские волны или вибрации на веревке пианино: можно легко увидеть его движение. Волны сжатия, для сравнения, представляют собой невидимые чередующиеся слои сжатых и разреженных молекул. Волны звука и шока распространяются таким образом.
Механические волны
Волны сжатия могут распространяться через некоторую материальную среду, такую как воздух, вода или сталь. Вакуум не может нести волны сжатия, потому что нет вещества для проведения энергии. Зависимость среды означает, что они являются механическими волнами, а среда определяет их скорость. Скорость звука в воздухе, например, составляет 346 м в секунду. Плотный материал, такой как сталь, проводит звук со скоростью 6 100 м в секунду.
Волны сжатия
Если бы вы могли видеть волну сжатия, движущуюся в воздухе, вы бы увидели область молекул, сжатых в направлении распространения волны. Молекулы становятся все более и более разреженными после максимальной точки сжатия, пока область более низкого давления не будет замечена с меньшим количеством молекул воздуха. После этой точки воздух постепенно становится плотнее, пока не достигнет максимального сжатия снова. Расстояние между максимальными точками сжатия и разрежения составляет длину волны. С увеличением частоты волны ее длина уменьшается.
интерференция
Две или более волны, пересекающие одну и ту же точку в одной среде, мешают друг другу. Вы можете увидеть этот эффект, бросив два камня в озеро с неподвижной водой; волны распространяются и перекрываются. То же самое происходит с волнами сжатия. Если точка сжатия сталкивается с точкой разрежения, две точки отменяются. Если две точки сжатия встречаются, они усиливают себя, создавая точку с двойным давлением.
Ударные волны
Струя, летящая по воздуху быстрее скорости звука, производит звуковой взрыв. По мере продвижения струи молекулы воздуха "накапливаются" перед ним, как земля перед бульдозером. Слои сжатого и разреженного воздуха не движутся прямо, как звук. Ударная волна образует конус с острием впереди струи, а волны сжатия движутся назад по возрастающим кругам.