Kaj je mehanski val?

Mehanski val je motnja, ki utripa skozi neko obliko medija: trdno, tekočino ali plin, prenaša izvirno in sproža energijo z enega mesta na drugega. Obstajajo tri vrste mehanskih valov: prečni, vzdolžni in mejni. Preprosti primeri valov in medijev, skozi katere se premikajo, so zvok v zraku, potresni valovi v kamnini in vibracije kitarskih strun.

En primer mehanskih valov je valovanje v ribniku, ki se premika navzven od mesta, kjer je padel kamen. Val se premika skozi medij, čeprav se atomi in molekule medija na splošno vrnejo v prvotni položaj, potem ko jih val, ki poteka skozi njih, stisne skupaj, raztegne ali zavrti. Mehanski val se lahko giblje v pravokotnem gibanju, rotacijskem gibanju ali v kombinaciji obojega.

Valovi imajo značilnosti frekvence, obdobja, valovne dolžine in amplitude. Razdalja med enim valovnim impulzom in naslednjim je njegova valovna dolžina, čas med impulzom pa je obdobje. Za prečne valove je amplituda razdalja, na kateri val premakne medij. Število valov, ki prehajajo skozi medij skozi čas, je frekvenca valovanja. Višja kot je frekvenca mehanskega valovanja, večjo energijo prenaša.

Prečni valovi prenašajo svojo energijo navzgor in navzdol ali od strani do strani, zaradi česar medij prevzame obliko grebena in korita – kot pri sinusnem valu. Dober primer te vrste valovanja je potresni S-val, pri katerem se zemeljska skorja premika navzgor in navzdol ali od strani do strani, pravokotno na smer širjenja valov. Mehanski valovni model prečnega vala je podan z valovno enačbo, energijsko enačbo, katere rešitev je sinusni val, ki ima zgoraj omenjene značilnosti frekvence, obdobja, valovne dolžine in amplitude.

Vzdolžni valovi so valovi gostote, ki se premikajo skozi raztezanje in stiskanje delcev medija. Ena širitev in stiskanje je ena valovna dolžina. Dobri primeri teh valov so zvočni valovi v zraku in potresni P-valovi v tleh. Večja kot je gostota materiala, hitreje se valovi premikajo skozenj.

Mejni valovi so mehanski valovi, ki resonirajo med dvema različnima medijema. Zračne votline in stisnjene strune v glasbenih inštrumentih, vibracije uglaste vilice in kronasta oblika pljuska vodne kapljice so dobri primeri mejnih mehanskih valov. Resonančni zvok vilic je omejen z obliko in velikostjo njegove meje ter elastičnostjo materiala, ki ga sestavlja.