Um uns herum treten häufig Phänomene auf, die mit Schwingungen, Geräuschen und Wellen zusammenhängen. Sagen Sie einfach die Schwingungen eines Erdbebens, das Zwitschern der Vögel und die Wellen des Meerwassers. In der heutigen Diskussion werden wir das letzte Phänomen, nämlich die Wellen, näher kennenlernen.
Was ist mit einer Welle gemeint? Wellen sind Schwingungen, die sich ausbreiten. Zum Beispiel bindet ein Kind das Ende eines Seils an einen Ast. Dann vibriert das Kind das andere Ende des Seils regelmäßig auf und ab. Es ist zu sehen, dass sich die Schwingung im Laufe der Zeit entlang des Seils ausbreitet, bis sie das Ende des Seils erreicht, das gebunden ist und eine Welle bildet.
Aus dieser Abbildung erhalten wir die Definition, dass die Ausbreitung einer Schwingung als Welle bezeichnet wird.
Die ideale Form einer Welle folgt der Sinusbewegung. Abgesehen von elektromagnetischer Strahlung und möglicherweise Gravitationsstrahlung, die sich durch ein Vakuum bewegen kann, existieren Wellen auch in einem Medium (das aufgrund einer Formänderung eine Federkraft erzeugen kann), in dem sie sich bewegen und Energie von einem Ort zum anderen bewegen können, ohne Bewirken, dass sich die Partikel des Mediums dauerhaft bewegen; Das heißt, es gibt keine Massenbewegung.
Ein Medium ist linear, wenn die verschiedenen Wellen an einem bestimmten Punkt im Medium addiert werden können; begrenzt, wenn es begrenzt ist, sonst heißt es "unendlich"; einheitlich, wenn sich ihre physischen Merkmale an verschiedenen Stellen nicht ändern; isotrop, wenn ihre physikalischen Eigenschaften in verschiedenen Richtungen "gleich" sind.
Basierend auf der Ausbreitungsrichtung und der Schwingungsrichtung werden Wellen in zwei Typen eingeteilt, nämlich Transversalwellen und Längswellen.
Transversalwellen
Transversalwellen sind Wellen, deren Ausbreitungsrichtung senkrecht zur Schwingungsrichtung ist.
Zum Beispiel vibriert ein Kind ein Seil, das in einem Baum endet, so dass es Wellen im Seil bildet, wie in der Abbildung gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die auf dem Seil gebildeten Wellen Transversalwellen sind, bei denen die Ausbreitungsrichtung senkrecht zur Richtung der Schwingung ist.
Transversalwellen treten im Allgemeinen in elastischen Festkörpern auf; Schwingung ist in diesem Fall die Verschiebung des festen Teilchens von seiner entspannten Position weg in der Richtung senkrecht zur Ausbreitung der Welle. Da die Verschiebung der lokalen Scherverformung des Materials entspricht, wird die Transversalwelle dieser Eigenschaft als Scherwelle bezeichnet. In der Seismologie werden Scherwellen auch als Sekundärwellen oder S-Wellen bezeichnet.
(Lesen Sie auch: Den Unterschied zwischen Vibration und Wellen verstehen)
Es gibt verschiedene Beispiele für Transversalwellen, einschließlich Wellen an Seilen und Lichtwellen.
Longitudinalwellen
Longitudinalwellen sind im Gegensatz zu Transversalwellen Wellen, deren Ausbreitungsrichtung parallel zur Schwingungsrichtung verläuft.
Beispielsweise befindet sich eine Feder mit einem horizontal gebundenen Ende im Gleichgewicht. Dann wird es gezogen und losgelassen, wodurch im Frühjahr Vibrationen und Wellen auftreten. Es ist ersichtlich, dass die auf der Feder gebildete Welle eine Longitudinalwelle ist, bei der die Ausbreitungsrichtung parallel zur Schwingungsrichtung ist.
Longitudinalwellen umfassen Schallwellen (Druckschwingungen, Partikelverschiebung und Partikelgeschwindigkeit, die sich in einem elastischen Medium ausbreiten) und seismische P-Wellen (die durch Erdbeben und Explosionen erzeugt werden). Bei einer Longitudinalwelle verläuft die Verschiebung des Mediums parallel zur Ausbreitung der Welle. Wellen entlang eines gestreckten Slinky-Spiels, bei dem der Abstand zwischen den Spulen zunimmt und abnimmt, sind eine gute Visualisierung und stehen im Kontrast zu den aufrechten Wellen entlang der quer oszillierenden Gitarrensaiten.
Es gibt mehrere Beispiele für Longitudinalwellen, einschließlich Wellen in Quellen und Schallwellen.
