Εγκάρσια έναντι διαμήκων κυμάτων
Τα εγκάρσια κύματα και τα διαμήκη κύματα είναι οι δύο κύριοι τύποι διάδοσης κυμάτων. Αυτές οι δύο έννοιες είναι εξαιρετικά σημαντικές και είναι ιδιαίτερα χρήσιμες στην εξήγηση πολλών φαινομένων που σχετίζονται με την κυματομηχανική. Σε αυτό το άρθρο, θα συγκρίνουμε το εγκάρσιο κύμα με το διαμήκη κύμα και θα συζητήσουμε τους ορισμούς, τις ομοιότητες και τέλος τις διαφορές τους.
Τι είναι το εγκάρσιο κύμα;
Στα κύματα και τις δονήσεις, η έννοια των εγκάρσιων κυμάτων είναι ένας ακρογωνιαίος λίθος. Το εγκάρσιο κύμα είναι μία από τις δύο βασικές μορφές κυμάτων. Για να κατανοήσουμε ένα εγκάρσιο κύμα, απαιτείται ουσιαστική κατανόηση της κυματομηχανικής. Ένα κύμα είναι μια μέθοδος μεταφοράς ενέργειας. Καθώς το κύμα διαδίδεται στον χώρο, διαδίδεται και η ενέργεια που μεταφέρει. Αυτή η ενέργεια αναγκάζει τα σωματίδια στο δρόμο να ταλαντωθούν. Με άλλα λόγια, η ενέργεια διαδίδεται μέσω της ταλάντωσης των σωματιδίων. Στο εγκάρσιο κύμα, τα σωματίδια ταλαντώνονται κάθετα προς την κατεύθυνση της κίνησης του κύματος. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα σωματίδια δεν κινούνται προς την κατεύθυνση διάδοσης ούτε ελαφρά. Για ένα ημιτονοειδές κύμα, τα σωματίδια ταλαντώνονται σε μια απλή αρμονική κίνηση. Για κάθε κύμα, η μεγαλύτερη μετατόπιση του σωματιδίου από το σημείο ισορροπίας είναι ίση με το πλάτος του κύματος και είναι ανάλογη με την ενέργεια που μεταφέρει το κύμα. Τα κύματα όπως τα κύματα φωτός και άλλα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι εγκάρσια. Τα κανονικά κύματα φωτός έχουν ταλαντώσεις σε κάθε κατεύθυνση κάθετη στη διάδοση. Μια επίπεδη πολωμένη ακτίνα θα έχει ταλαντώσεις μόνο προς μία κατεύθυνση.
Τι είναι το Διαμήκη Κύμα;
Το διαμήκη κύμα είναι ο άλλος κύριος τύπος κυμάτων, που υπάρχουν στη φύση. Οι ίδιες αρχές κυματικής δυναμικής ισχύουν και για τα διαμήκη κύματα. Σε ένα διαμήκη κύμα, οι ταλαντώσεις των σωματιδίων είναι παράλληλες με την κατεύθυνση διάδοσης. Αυτό δεν σημαίνει ότι τα σωματίδια κινούνται με το κύμα. Τα σωματίδια ταλαντώνονται μόνο γύρω από ένα σταθερό σημείο ισορροπίας στο χώρο. Δεδομένου ότι οι ταλαντώσεις είναι παράλληλες με την κίνηση, προκαλείται διαφορά πίεσης. Ένα διαμήκη κύμα μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως κύμα πίεσης αφού η ενέργεια μεταφέρεται μέσω της πίεσης. Πρέπει να σημειωθεί ότι σε αντίθεση με τα εγκάρσια κύματα, τα διαμήκη κύματα έχουν μόνο μία κατεύθυνση ταλάντωσης. Η μέγιστη μετατόπιση από το σημείο ισορροπίας είναι ίση με το πλάτος του κύματος και είναι ανάλογη με την ενέργεια του κύματος. Τα ηχητικά κύματα είναι το καλύτερο παράδειγμα διαμήκων κυμάτων. Η διαφορά πίεσης μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του αυτιού μας ποικίλλει λόγω της διακύμανσης της πίεσης που δημιουργείται από το ηχητικό κύμα. Αυτό προκαλεί ταλάντωση του διαφράγματος του αυτιού, η οποία στη συνέχεια ανιχνεύεται από τους νευρώνες αίσθησης ήχου.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των διαμήκων κυμάτων και των εγκάρσιων κυμάτων;
• Τα εγκάρσια κύματα δημιουργούν ταλαντώσεις που είναι κανονικές προς την κατεύθυνση διάδοσης, αλλά τα διαμήκη κύματα δημιουργούν ταλαντώσεις που είναι παράλληλες με τη διάδοση του κύματος.
• Τα εγκάρσια κύματα έχουν ταλαντώσεις σε πολλές διαφορετικές κατευθύνσεις, αλλά τα διαμήκη κύματα έχουν ταλαντώσεις προς μία μόνο κατεύθυνση.
• Τα φυσικά κύματα του ωκεανού δημιουργούνται από μια υπέρθεση διαμήκων και εγκάρσιων κυμάτων.
