Što je mehanički val?

Mehanički val je poremećaj koji pulsira kroz neki oblik medija: krutu tvar, tekućinu ili plin, prenoseći izvornu, inicirajući energiju s jednog mjesta na drugo. Postoje tri vrste mehaničkih valova: poprečni, uzdužni i rubni. Jednostavni primjeri valova i medija kroz koje se kreću su zvuk u zraku, seizmički valovi u stijeni i vibracije žice gitare.

Jedan primjer mehaničkih valova su valovi u ribnjaku koji se kreću prema van od mjesta gdje je pao kamen. Val se kreće kroz medij iako se atomi i molekule samog medija općenito vraćaju u svoj izvorni položaj nakon što su stisnuti zajedno, rastegnuti ili rotirani valom koji prolazi kroz njih. Mehanički val se može kretati pravocrtno, rotacijskim gibanjem ili kombinacijom to dvoje.

Valovi posjeduju karakteristike frekvencije, perioda, valne duljine i amplitude. Udaljenost između jednog valnog impulsa i sljedećeg je njegova valna duljina, a vrijeme između impulsa je period. Za poprečne valove, amplituda je udaljenost na kojoj val pomiče medij. Broj valova koji prolaze kroz medij tijekom vremena je frekvencija vala. Što je veća frekvencija mehaničkog vala, to je veća energija koju prenosi.

Poprečni valovi prenose svoju energiju na gore-dolje ili bočno, tjerajući medij da poprimi oblik grebena i korita – kao u sinusnom valu. Dobar primjer ove vrste vala je seizmički S-val u kojem se Zemljina kora pomiče gore-dolje, ili s jedne na drugu stranu, okomito na smjer širenja vala. Mehanički valni model poprečnog vala dan je valnom jednadžbom, energetskom jednadžbom, čije je rješenje sinusni val koji posjeduje gore navedene karakteristike frekvencije, perioda, valne duljine i amplitude.

Longitudinalni valovi su valovi gustoće koji se kreću širenjem i kompresijom čestica medija. Jedno širenje i kompresija jedna je valna duljina. Dobri primjeri ovih valova su zvučni valovi u zraku i seizmički P-valovi u tlu. Što je veća gustoća materijala, to se valovi brže kreću kroz njega.

Granični valovi su mehanički valovi koji rezoniraju između dva različita medija. Zračne šupljine i stisnute žice u glazbenim instrumentima, vibracija vilice za podešavanje i oblik prskanja kapljice vode nalik kruni dobri su primjeri graničnih mehaničkih valova. Rezonantni zvuk vilice za podešavanje ograničen je oblikom i veličinom njezine granice i elastičnošću materijala koji ga čini.