Fortskridande vågor

I de exempel vi hittills har tittat på har mediet, vilket oftast har varit ett rep, svängt vinkelrätt mot vågens utbredningsriktning. Dvs vågens elongation har varit i upp/ner-riktningen medan vågen har färdats horisontellt åt höger. Detta kan uttryckas som att partiklarna i mediet har svängt vinkelrätt mot vågens utbredningsriktning. En sådan våg kallas för en transversell våg.

Det finns även vågorrörelser där själva svängningen, eller elongationen, har samma riktning som utbredningsriktningen. En sådan våg kallas för en longitudinell våg.

För att belysa skillnaden mellan dessa typer av vågor tittar vi på en lång stålfjäder, en så kallad ”slinky”. Det går att skicka energi, dvs pulser och vågor, genom en slinky på två sätt: Vi kan svänga den vertikalt, precis som vi gjort med hopprepet hittills, men vi kan även skicka en puls genom den genom att föra ena änden fram och tillbaka horisontellt. Det vi då får är förtätningar, eller kompressioner, som utbreder sig genom stålfjädern. Mellan dessa förtätningar får vi vad som kallas förtunningar.

Vi ser att för en longitudinell våg är det avståndet mellan två förtätningar som ger våglängden.

Amplituden hos longitudinella vågor

Vi har sett att det var relativt enkelt att överföra begreppet våglängd mellan transversella och longitudinella vågor, men hur är det med begreppet amplitud? Ja, det visar sig vara lite klurigare.

Vi utgår från slinkyn igen och gör en förenklad bild av några av slingorna. Vi ser att vi har tre kompressioner som färdas åt höger genom fjädern. Kom ihåg att det är förtätningarna som rör sig åt höger, inte de enskilda slingorna. Så hur rör sig de enskilda slingorna då en förtätning passerar dem? Om vi antar att de har ett ”jämviktsläge”, eller en startposition, kommer de ju att röra sig lite i sidled för att sedan röra sig tillbaka till sin ursprungsposition igen.

Vi gör en av slingorna röd och markerar startpositionen. Därefter låter vi förtätningen passera. Avståndet  $\bigtriangleup y$△y  som den enskilda slingan avviker från jämviktsläget är elongationen. Storleken av den maximala avvikelsen är amplituden  $A$A.

Om vi nu skapar en graf med elongationen på  $y$y-axeln ser vi att det är möjligt att representera en longitudinell våg som en transversell.

Den maximala sträckan åt ena hållet representerar en topp medan den maximala sträckan åt andra hållet representerar en dal.

Eftersom det är lite svårare att visualisera longitudinella vågor är det vanligt att istället använda figurer av transversella vågor även vid longitudinella vågrörelser. Ljudvågor är longitudinella vågor som kan utbreda sig i exempelvis mediet luft, dvs förtätningar och förtunningar i luften, men denna vågrörelse ritas ofta som en transversell vågrörelse.