Διαμήκη κύματα

Διαμήκη κύματα ονομάζονται τα κύματα των οποίων η διεύθυνση διάδοσής τους είναι παράλληλη στη διεύθυνση της ταλάντωσης των σωματιδίων που αποτελούν το μέσο διάδοσης. Με την κίνηση που πραγματοποιούν τα σωματίδια του μέσου στα διαμήκη κύματα παρατηρούνται πυκνώματα και αραιώματα. Διαμήκη κύματα διαδίδονται και στα στερεά και στα υγρά και στα αέρια σώματα. Τα διαμήκη κύματα καθώς και τα εγκάρσια κύματα αποτελούν τα δύο βασικά είδη κυμάτων.

Επιφανειακό διαμήκες κύμα

Παραδείγματα διαμηκών κυμάτων

Διαμήκη κύματα σε στερεή ράβδο

Διαμήκες κύμα σε μία ράβδο δημιουργείται όταν η ράβδος δεχτεί στιγμιαία παραμόρφωση υπό την επίδραση εξωτερικής δύναμης κατά μήκος του άξονά της. Τότε τα σωματίδια που αποτελούν την ράβδο αρχίζουν να ταλαντώνονται οριζόντια κάτω από την επίδραση της τάσης της ράβδου. Όσο αυξάνεται η τάση η πυκνότητα των σωματιδίων αυξάνεται ενώ όσο μειώνεται η τάση η πυκνότητα των σωματιδίων μειώνεται, εφόσον η παραμόρφωση σε ένα ελαστικό μέσο είναι ανάλογη της τάσης που εφαρμόζεται. Αποδεικνύεται πως η ταχύτητα διάδοσης $C_{L}$ αυτών των κυμάτων ισούται με

$C_{L}={\sqrt {\frac {E}{\rho }}}$

Όπου E το μέτρο ελαστικότητας της ράβδου, ρ η πυκνότητά της και L μήκος της ράβδου.

Κύματα πίεσης σε στήλη αερίου

Το χαρακτηριστικό παράδειγμα διαμήκους κύματος είναι τα κύματα που δημιουργούνται στον αέρα και οφείλονται στην διαταραχή της πίεσης του αερίου σε ένα σημείο του. Παράδειγμα τέτοιου κύματος αποτελεί ο ήχος. Όταν η πίεση ενός αερίου που βρίσκεται μέσα σε κυλινδρικό σωλήνα διαταραχθεί τότε η διαταραχή αυτή μεταδίδεται σε όλο το αέριο με μορφή κύματος πίεσης. Η μετάδοση της μεταβολής της πίεσης κατά μήκος του αερίου κάνει τα μόριά του να ταλαντώνονται κατά την διεύθυνση μετάδοσης της κυματικής κίνησης. Η μαθηματική έκφραση ενός κύματος πίεσης φαίνεται στην παρακάτω σχέση.

$P(x,t)\,=P_{0}\cos(kx-\omega t+\varphi )$

Δείτε επίσης

• Εγκάρσια κύματα

Πηγές

• Θεμελιώδης πανεπιστημιακή φυσική - Αλόνσο Φινν
• Physics - Raymond A. Serway, τόμος ΙΙΙ

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Εξομοίωση κυμάτων