De olika typerna av vågor som finns har enorm betydelse för våra liv och vår teknik. Våra kroppar är utvecklade för att upptäcka vibrationer och ljudvågor omkring oss och för att uppfatta olika ljud.
Våra ögon använder ljusvågor för att omvandla reflektionen av ett objekt till en bild som vi förstår. Vi har även utvecklat radiovågor (som är en typ av ljus) för att överföra information över enorma distanser.
Vi kan till och med utnyttja energin från vattenvågor för att få vårt samhälle att rulla på som vi vill. Vid sidan av dessa typer av vågor så finns det även seismiska vågor.
De utlöses bland annat av jordbävningar och vulkaner. Det finns elektromagnetiska vågor som uppstår genom samverkan mellan magnetfält och elektriska fält. Andra vågor har lagt grunden till roliga aktiviteter: så som trampolinernas och studsmattornas vågor.
Vågor finns överallt omkring oss, bland annat på platser vi kanske inte förväntar oss. Det är därför det är viktigt att vi tar oss tid till att förstå vad vågorna egentligen är: hur de fungerar samt vilka deras viktigaste egenskaper och kännetecken är.
I den här artikeln kommer vi att fokusera på de två huvudtyper av vågor som finns: nämligen longitudinella och transversella. Sist men inte minst kommer vi även att berätta lite mer om ytvågor, som är en kombination av de båda.
Vi tror och hoppas att du kommer finna det hela intressant!
För det första: Vad är en våg?
Kommer du ihåg definitionen av en våg? Forskare brukar definiera en våg som en störning eller variation som överför energi på ett regelbundet sätt. Varje del av en våg är viktig på sitt sätt, så låt oss ta en närmare titt på vågens olika delar.
I mekaniska vågor - dvs. vågor som kräver ett medium att passera genom - sker störningen i den partikelmateria som underlättar vågens energiöverföring. När vågens energi passerar genom materian förflyttar sig partiklarna innan de återgår sedan till sin ursprungliga position igen.
Det är alltså enbart energi som överförs i en mekanisk våg, inte massa. Energin som passerar genom materian producerar dock vibrationer och de rör sig i ett regelbundet mönster.
Om de inte var regelbundna utan bara slumpmässiga så skulle man inte ha någon våg.
För att sammanfatta:
- vågor är en störning i ett medium.
- vågor är regelbundna i sitt mönster.
- vågor överför energi ifrån en punkt till en annan.
Fakta om elektromagnetiska vågor
Mekaniska vågor behöver ett materiellt medium att störa, annars kan de inte sprida sig. De överför energi genom olika material, oavsett om materialet ifråga är fast, flytande eller gas.
Det finns dock en annan typ av våg som vi ofta glömmer bort och det är den elektromagnetiska vågen. Dessa vågor är bland annat synligt ljus, radiovågor, ultraviolett ljus och gamma-strålar.
De kan färdas utan något materiellt medium, som i vakuum eller i yttre rymden. Det gör att begreppet störning eller förskjutning blir lite svårare att förstå sig på. För hur kan det finnas en störning om det inte finns något material att störa?
Det är en bra fråga - en fråga som även bekymrat vetenskapsmännen. I mitten av 1800-talet kom James Clerk Maxwell (en vetenskapsman som bland annat är känd för det som idag kallas Maxwells ekvationer) fram till att elektromagnetiska vågor är störningar som fortplantar sig i magnetfältet.
Han kom fram till att de är störningar precis som jordbävningsvågor, men att de sker i ett helt annat medium än det som vi kallar för "materia". Maxwells upptäcker och forskning hjälpte forskarna att göra ytterligare framsteg inom forskningsområdet och idag har vi en relativt god förståelse för hur de olika typerna av vågor ter sig.
Longitudinella vågor och transversella vågor
Nu när vi har rett ut detta är det dags att gå vidare till artikelns huvudsakliga fokus: egenskaperna hos och skillnaderna mellan longitudinella vågor och transversella vågor.
Har du någon aning om vad skillnaden är? Låt oss dyka ner i frågan direkt. Skillnaden mellan longitudinella och transversella vågor handlar nämligen om själva vågrörelsen, det vill säga, hur vågorna svänger.
Om en våg ger upphov till en vinkelrät rörelse i förhållande till energiöverföringens riktning så kallar man vågen för transversell. Om rörelsen snarare sker parallellt med riktningen för den energi som överförs så kallar vi vågen longitudinell.
För tydlighetens skull ska vi gå närmare in på båda.
Vad är en transversell våg?
Om det skulle finnas en så kallad "klassisk" våg så skulle det vara den transversella vågen. Det är de mest kända typen och den som vi generellt sett studerar i diagram.
Anledningen till att vi studerar de transversella vågorna beror helt enkelt på att de är de som är enklast att visualisera och därmed även förstå. När du använder ett hopprep rör det sig exempelvis en synlig våg från din hand, ner längs repets längd. Det är en transversell våg.
Den vetenskapliga definitionen av en transversell våg är att dess förskjutning av mediet sker i en rät vinkel i förhållande till riktningen för energiöverföringen. Om man tänker på ett hopprep igen så betyder det att den synliga vågen rör sig "upp och ner", det vill säga, energin rör sig nedåt längs repets längd.
Ta hjälp av en privatlärare fysik, och lär dig dess grundläggande teorier, begrepp och förteelser.
Toppar och dalar
Vi kallar den högsta punkten i en transversell våg (det ögonblick då mediet är maximalt förskjutet) för en "topp". Vi kallar det för en "dal" när vågen går nedåt.
I en transversell våg kan vi enkelt mäta vågens våglängd och dess amplitud. Relativt enkelt, åtminstone teoretiskt sett.
Man kan se avståndet mellan topparna (genom vilket vi mäter vågens våglängd), samt avståndet mellan topparna och vågens viloläge (vågens amplitud). Båda dessa två aspekter - vågornas våglängd och amplitud - talar om hur mycket energi vågen överför.
Exempel på transversella vågor
Vi har diskuterat exemplet med hopprepet, det finns många fler alternativ på transversella vågor. En gitarrsträng fungerar exempelvis på exakt samma sätt som ett hopprep, förutom att vågens frekvens blir mycket högre genom gitarrsträngen.
Elektromagnetiska vågor som ljus- och radiovågor är också transversella. När den elektromagnetiska vågen är som högst så är den magnetiska aspekten i en dal.
Vad är en longitudinell våg?
I en transversell våg leder störningen till en så kallad polarisering av mediet. I en longitudinell våg sker denna störning på ett annat sätt och skapar därför inte några vinkelräta toppar eller dalar.
I en longitudinell våg sker störningen i energins färdriktning. I stället för ett hopprep så behöver vi föreställa oss den leksak som kallas för en "slinky" (även kallad en trappfjäder) med alla dess långa spiraler.
Om du skulle lägga ut en trappfjäder på ett bord och flytta den ena änden - vad skulle hända? Jo, vissa delar av den skulle samla ihop sig, medan andra skulle sträckas isär. Energin skulle överföras inom föremålets struktur, inte utanför.
Kompressioner och sällsynthet
Forskare kallar dessa rörelser för kompressioner och sällsynthet. De kan ses som motsvarigheten till de transversella topparna och dalarna som de flesta av oss är något mer bekanta med.
Kompressioner är vad man kallar de områden i mediet där partiklarna (eller ringarna i trappfjäder) ligger närmare varandra. Där är trycket mycket högt.
De områden man kallar sällsynthet är områden med lågt tryck och där mediets partiklar befinner sig längre ifrån varandra. För att mäta amplituden eller frekvensen och våglängden hos en longitudinell våg måste man alltid mäta från de punkter där kompressionen är som störst.
Exempel på longitudinella vågor
Vilka andra exempel på longitudinella vågor finns det? Jo, det finns fler exempel än just trappfjädrar. Ljudvågor är kanske ett av de viktigaste eller åtminstone ett av de mest praktiska exemplen vi kan ge.
De färdas relativt enkelt genom luft, men snabbare genom både vätskor och fasta ämnen. De färdas snabbare i tätare materia eftersom tätare materia ger större kompressioner.
Vad är ytvågor?
Om du är intresserad av olika typer av vågor kan du alltid passa på att lära dig mer om ljud- och ljusvågor. Innan vi avslutar den här artikeln vill vi passa på att påpeka att det faktiskt finns en tredje typ av vågor, nämligen ytvågor.
Precis som havets vågor så utspelar de sig i gränssnittet mellan två medier. Faktum är att de är en kombination av både longitudinella vågor och transversella vågor. Det kan vara bra att veta.
Tycker du om artikeln? Visa det gärna!
Loading...
