Fale poprzeczne a podłużne
Fale poprzeczne i fale podłużne to dwa główne rodzaje propagacji fal. Te dwa pojęcia są niezwykle ważne i szczególnie przydatne w wyjaśnianiu wielu zjawisk związanych z mechaniką falową. W tym artykule porównamy falę poprzeczną z falą podłużną i omówimy ich definicje, podobieństwa i wreszcie różnice.
Co to jest fala poprzeczna?
W falach i wibracjach pojęcie fal poprzecznych jest kamieniem węgielnym. Fala poprzeczna to jedna z dwóch podstawowych form fal. Aby zrozumieć falę poprzeczną, niezbędne jest zrozumienie mechaniki fal. Fala to metoda przekazywania energii. Gdy fala rozchodzi się w przestrzeni, rozchodzi się również niesiona przez nią energia. Ta energia powoduje oscylację cząstek na drodze. Innymi słowy, energia jest propagowana poprzez oscylację cząstek. W fali poprzecznej cząstki oscylują prostopadle do kierunku ruchu fali. Należy zauważyć, że cząstki nie poruszają się nawet nieznacznie w kierunku propagacji. W przypadku fali sinusoidalnej cząstki oscylują w prostym ruchu harmonicznym. Dla każdej fali największe przemieszczenie cząstki od punktu równowagi jest równe amplitudzie fali i jest proporcjonalne do energii niesionej przez falę. Fale, takie jak fale świetlne i inne fale elektromagnetyczne, są poprzeczne. Normalne fale świetlne mają oscylacje w każdym kierunku prostopadłym do propagacji. Promień spolaryzowany płaszczyznowo miałby oscylacje tylko w jednym kierunku.
Co to jest fala podłużna?
Fala podłużna to drugi główny rodzaj fal, które występują w przyrodzie. Te same zasady dynamiki fal dotyczą fal podłużnych. W fali podłużnej oscylacje cząstek są równoległe do kierunku propagacji. Nie oznacza to, że cząstki poruszają się z falą. Cząstki oscylują tylko wokół ustalonego punktu równowagi w przestrzeni. Ponieważ drgania 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 przemieszczenie 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 jego zewnętrzem zmienia się ze względu na zmiany ciśnienia wywołane falą dźwiękową. Powoduje to drgania przepony ucha, które są następnie wykrywane przez neurony wyczuwające dźwięk.
Jaka jest różnica między falami podłużnymi a falami poprzecznymi?
• Fale poprzeczne tworzą oscylacje, które są normalne do kierunku propagacji, ale fale podłużne tworzą oscylacje równoległe do propagacji fali.
• Fale poprzeczne mają oscylacje w wielu różnych kierunkach, ale fale podłużne mają oscylacje tylko w jednym kierunku.
• Naturalne fale oceanu są tworzone przez superpozycję fal podłużnych i poprzecznych.
