Fale poprzeczne a podłużne
Fale poprzeczne i podłużne to dwa główne rodzaje propagacji fal. Te dwa pojęcia są niezwykle ważne i szczególnie przydatne w wyjaśnianiu wielu zjawisk związanych z mechaniką fal. W tym artykule porównamy falę poprzeczną z falą podłużną i omówimy ich definicje, podobieństwa i wreszcie różnice.
Co to jest fala poprzeczna?
W przypadku fal i wibracji pojęcie fal poprzecznych jest kamieniem węgielnym. Fala poprzeczna jest jedną z dwóch podstawowych form fal. Aby zrozumieć falę poprzeczną, wymagana jest podstawowa wiedza na temat mechaniki fal. Fala to metoda przekazywania energii. Gdy fala rozchodzi się w przestrzeni, przenoszona jest również energia, którą niesie. Ta energia powoduje oscylacje cząstek po drodze. Innymi słowy, energia jest propagowana poprzez oscylacje cząstek. W fali poprzecznej cząstki oscylują prostopadle do kierunku ruchu fali. Należy zauważyć, że cząstki nie poruszają się w kierunku propagacji nawet nieznacznie. W przypadku fali sinusoidalnej cząstki oscylują w prostym ruchu harmonicznym. Dla każdej fali największe przemieszczenie cząstki z punktu równowagi jest równe amplitudzie fali,i jest proporcjonalna do energii niesionej przez falę. Fale, takie jak fale świetlne i inne fale elektromagnetyczne, są poprzeczne. Normalne fale świetlne oscylują w każdym kierunku prostopadłym do propagacji. Promień spolaryzowany w płaszczyźnie miałby oscylacje tylko w jednym kierunku.
Co to jest fala podłużna?
Fala podłużna to drugi główny typ fal występujących w przyrodzie. Te same zasady dynamiki fal odnoszą się do fal podłużnych. Na fali podłużnej oscylacje cząstek są równoległe do kierunku propagacji. Nie oznacza to, że cząsteczki poruszają się wraz z falą. Cząstki oscylują tylko wokół ustalonego punktu równowagi w przestrzeni. Ponieważ oscylacje są równoległe do ruchu, powstaje różnica ciśnień. Falę podłużną można również uznać za falę ciśnienia, ponieważ energia jest przenoszona przez ciśnienie. Należy zauważyć, że w przeciwieństwie do fal poprzecznych fale podłużne mają tylko jeden kierunek oscylacji. Maksymalne odchylenie od punktu równowagi jest równe amplitudzie fali i jest proporcjonalne do energii fali. Fale dźwiękowe są najlepszym przykładem fal podłużnych. Różnica ciśnień między wnętrzem naszego ucha a zewnętrzem zmienia się z powodu zmian ciśnienia wywołanych falą dźwiękową. Powoduje to oscylacje przepony ucha, które są następnie wykrywane przez neurony wyczuwające dźwięk.
Jaka jest różnica między falami podłużnymi a falami poprzecznymi?
• Fale poprzeczne powodują oscylacje, które są normalne do kierunku propagacji, ale fale podłużne wytwarzają oscylacje równoległe do propagacji fali.
• Fale poprzeczne oscylują w wielu różnych kierunkach, ale fale podłużne mają drgania tylko w jednym kierunku.
• Naturalne fale oceaniczne są tworzone przez superpozycję fal podłużnych i poprzecznych.
