A mechanikai hullám fogalma
és fajtái
Mechanikai hullámról beszélünk,
ha egy rugalmas közegben valamilyen deformáció továbbterjed. Hullám keletkezik
például akkor, ha az egyik végén rögzített gumikötél másik végét gyorsan
felrántjuk, majd vissza, vagy ha nagy felületű víz felszínét egy pontban
egy hegyes tárggyal megérintjük
Ezekben a példákban a zavarkeltés pillanatszerű volt. Ekkor általában rövid
idő után helyreáll az egyes részecskék egyensúlya, miközben a hullám továbbhalad.
Ha azonban a zavarkeltést periodikusan ismételjük, akkor az egész kötél,
illetve a teljes vízfelület egyidejüleg rezgésbe hozható. Különösen fontos
az a speciális eset, amikor a rezgésbe hozott részecskék
harmonikus
rezgőmozgást végeznek. Ilyenkor harmonikus hullámokról beszélünk. A
továbbiakban csak ilyen hullámok
jellemző mennyiségeivel
és tulajdonságaival foglalkozunk. A különböző hullámokat (nem csak a mechanikai
hullámokat) többféleképpen is csoportosíthatjuk. A terjedés helye szerint
megkülönböztetünk:
-
egydimenziós -pontsoron terjedő- hullámot (pl. gumikötélnél)
-
felületi hullámot (pl. vízhullám)
-
térbeli hullámot (pl. a hang).
A részecskék rezgésiránya és a hullámterjedés relatív iránya szerint megkülönböztetünk
transzverzális
és longitudinális hullámot. Transzverzális hullámról beszélünk akkor,
ha az egyes részecskék mozgásának iránya a hullám terjedési irányára merőleges.
Longitudinális hullám esetén a részecskék mozgásának iránya egybeesik a
hullám terjedésének irányával.
Figyeljük meg a két hullámfajta azonosságait és különbségeit!
Azonosságok:
-
A részecskék mozgását a szomszédságukban levő részecskék által kifejtett
erő okozza.
-
A részecskék a mozgás során csak rezgésbe jönnek, egyensúlyi helyüket
nem változtatják meg:
-
Terjedésükhöz idő szükséges, a hullámkeltés helyétől távol levő részecskék
csak bizonyos idő elteltével jönnek rezgésbe, a hullámmozgásokra jellemző
a terjedési sebesség.
Különbségek:
-
A longitudinális hullám gyorsabban terjed, mint a transzverzális hullám.
-
Longitudinális hullám mindenféle halmazállapotú közegben létrejöhet, transzverzális
hullám azonban csak szilárd testekben.
-
A longitudinális hullámoknál sűrűsödések és ritkulások, a transzverzális
hullámoknál viszont hullámhegyek és hullámvölgyek váltják egymást.
-
a transzverzális hullámok polarizálhatók, míg a
longitudinális hullámok nem.