Поперечні і поздовжні хвилі
Відео: Поздовжні і поперечні хвилі. Звукові хвилі. урок 120
Всі ми добре знайомі з прикметниками «поздовжній» і «поперечний». І не просто знайомі, а активно використовуємо їх у повсякденному житті. Але коли мова заходить про хвилі, неважливо яких - в рідини, повітрі, твердої матерії або електромагнітних полях, той часто виникає ряд питань. Зазвичай, чуючи слова «поперечні і поздовжні хвилі», середньостатистична людина представляє синусоїду. Дійсно, коливальні обурення на воді саме так і виглядають, тому життєвий досвід дає саме таку підказку. Насправді світ більш складний і різноманітний: в ньому існують як поздовжні хвилі, так і поперечні.
Відео: Поздовжні Хвилі - Досвід - Г. В. Ніколаєв - Сибірський Коля
Якщо в якому-небудь середовищі (поле, газ, рідина, тверда матерія) виникають коливання, які переносять енергію від однієї точки до іншої зі швидкістю, яка залежить від властивостей самого середовища, то вони називаються хвилями. Через того, що коливання поширюються не миттєво, фази хвилі в початковій точці і будь-якої кінцевої у міру віддалення від джерела все більше різняться. Важливий момент, який слід завжди пам`ятати: при перенесенні енергії через вагання самі частинки, із яких складається середовище, що не переміщаються, а залишаються на своїх врівноважених положеннях. Причому, якщо розглядати процес більш детально, стає зрозуміло, що коливаються непоодинокі частинки, а їх групи, зосереджені в будь-якої одиниці об`єму. Це можна проілюструвати на прикладі зі звичайною мотузкою: якщо один її кінець зафіксувати, а з іншого виробляти хвилеподібні рухи (в будь-якій площині), то хоча хвилі виникають, матеріал мотузки не руйнується, що відбувалося б при русі частинок в її структурі.
Поздовжні хвилі характерні тільки газоподібним і рідким середах, а ось поперечні - також і твердих тіл. В даний час існуюча класифікація ділить всі коливальні обурення на три групи: електромагнітні, рідинні і пружні. Останні, як можна здогадатися з назви, притаманні пружним (твердим) середах, тому їх іноді називають механічними.
Поздовжні хвилі виникають тоді, коли частки середовища коливаються, орієнтуючись вздовж вектора поширення обурення. Прикладом може служити удар по торця металевого стержня щільним масивним предметом. поперечні хвилі поширюються в перпендикулярному вектору впливу напрямку. Закономірне питання: «Чому ж в газах і рідких середовищах можуть виникати тільки поздовжні хвилі»? Пояснення просте: причина цьому полягає в тому, що частинки, що становлять дані середи, можуть вільно переміщатися, так як жорстко не зафіксовані, на відміну від твердих тіл. Відповідно, поперечні коливання принципово неможливі.
Вищесказане можна сформулювати трохи інакше: якщо в середовищі деформація, викликана обуренням, проявляється у вигляді зсуву, розтягування і стиснення, то мова йде про твердий тіло, для якого можливі як поздовжні, так і поперечні хвилі. Якщо ж поява зсуву неможливо, то середовище може бути будь-хто.
Особливий інтерес представляють поздовжні електромагнітні хвилі (ПЕВ). Хоча теоретично нічого не заважає виникненню таких коливань, офіційна наука заперечує їх існування в природному середовищі. Причина як завжди буває, проста: сучасна електродинаміка виходить із принципу, що електромагнітні хвилі можуть бути тільки поперечними. Відмова від такого світогляду спричинить за собою необхідність перегляду багатьох фундаментальних переконань. Незважаючи на це, існує багато публікацій результатів експериментів, практично доводять існування ПЕВ. А це побічно означає виявлення ще одного стану матерії, при якому, власне, можлива генерація даного типу хвиль.
