Kas yra mechaninė banga?

Mechaninė banga – tai trikdymas, kuris pulsuoja per tam tikrą terpę: kietą, skystą ar dujinę, pernešdamas pradinę energiją, inicijuodamas energiją iš vienos vietos į kitą. Yra trijų tipų mechaninės bangos: skersinės, išilginės ir ribinės. Paprasti bangų ir terpių, kuriomis jos juda, pavyzdžiai yra garsas ore, seisminės bangos uoloje ir gitaros stygos virpesiai.

Vienas iš mechaninių bangų pavyzdžių yra bangavimas tvenkinyje, kuris juda į išorę, kur nukrito akmuo. Banga juda per terpę, nors pačios terpės atomai ir molekulės paprastai grįžta į pradinę padėtį po to, kai juos suspaudžia, ištempė arba pasuka per juos einanti banga. Mechaninė banga gali judėti tiesia linija, sukamuoju judesiu arba šių dviejų deriniu.

Bangos turi dažnio, periodo, bangos ilgio ir amplitudės charakteristikas. Atstumas tarp vieno bangos impulso ir kito yra jo bangos ilgis, o laikas tarp impulsų yra periodas. Skersinėms bangoms amplitudė yra atstumas, kuriuo banga išstumia terpę. Laikui bėgant per terpę praeinančių bangų skaičius yra bangos dažnis. Kuo didesnis mechaninės bangos dažnis, tuo didesnę energiją ji perduoda.

Skersinės bangos perduoda savo energiją aukštyn ir žemyn arba iš vienos pusės į kitą, priversdamos terpę įgauti keteros ir duburio formą – kaip sinusinę bangą. Geras tokio tipo bangų pavyzdys yra seisminė S banga, kurioje Žemės pluta juda aukštyn ir žemyn arba iš vienos pusės į kitą statmenai bangos sklidimo krypčiai. Skersinės bangos mechaninis bangos modelis pateikiamas bangų lygtimi, energijos lygtimi, kurios sprendimas yra sinusinė banga, turinti anksčiau minėtas dažnio, periodo, bangos ilgio ir amplitudės charakteristikas.

Išilginės bangos yra tankio bangos, kurios juda plečiantis ir suspaudžiant terpės daleles. Vienas išsiplėtimas ir suspaudimas yra vienas bangos ilgis. Geri šių bangų pavyzdžiai yra garso bangos ore ir seisminės P bangos žemėje. Kuo didesnis medžiagos tankis, tuo greičiau per ją juda bangos.

Ribinės bangos yra mechaninės bangos, kurios rezonuoja tarp dviejų skirtingų terpių. Oro ertmės ir suvaržytos stygos muzikos instrumentuose, kamertono vibracija ir karūną primenanti vandens lašelio purslų forma yra geri ribinių mechaninių bangų pavyzdžiai. Kamertono rezonansinį garsą riboja jos ribos forma ir dydis bei jį sudarančios medžiagos elastingumas.