У класичній механіці механічна хвиля — це хвиля, яка є коливанням матерії і, отже, переносить енергію через пружне матеріальне середовище.Giancoli, D. C. (2009) Physics for scientists & engineers with modern physics (4th ed.). Upper Saddle River, N.J.: Pearson Prentice Hall. Вакуум, з класичної точки зору, є нематеріальним середовищем, у якому поширюється електромагнітні хвилі.
Хоча хвилі можуть переміщуватися на великі відстані, рух середовища передавання — матеріалу — є обмеженим. Тому коливний матеріал не переміщується далеко від свого початкового положення рівноваги. Механічні хвилі можуть виникати лише в середовищах, які мають пружність та інерцію. Існує три типи механічних хвиль: поперечні хвилі, поздовжні хвилі та поверхневі хвилі. Деякими з найпоширеніших прикладів механічних хвиль є хвилі на воді, звукові хвилі та сейсмічні хвилі.
Як і всі хвилі, механічні хвилі переносять енергію. Ця енергія поширюється в тому самому напрямку, що й хвиля. Для виникнення хвилі потрібне початкове введення енергії. Після додавання цієї початкової енергії хвиля поширюється через середовище, доки вся її енергія не буде передана. На відміну від цього, електромагнітні хвилі не потребують середовища, але все одно можуть поширюватися через нього.
Поперечна хвиля
Поперечна хвиля — це форма хвилі, у якій частинки середовища коливаються навколо свого середнього положення перпендикулярно до напрямку руху хвилі.
Поздовжня хвиля
Поздовжні хвилі змушують середовище коливатися паралельно до напрямку хвилі. Вона складається з численних згущень і розріджень. Розрідження є ділянкою поздовжньої хвилі з найбільшою відстанню між частинками, а згущення — з найменшою відстанню між ними. Швидкість поздовжньої хвилі збільшується за вищого показника заломлення через меншу відстань між атомами в середовищі, яке стискається. Звук є прикладом поздовжньої хвилі.
Поверхневі хвилі
Цей тип хвиль поширюється вздовж поверхні або межі між двома середовищами. Прикладом поверхневої хвилі є хвилі у басейні або в океані, озері чи будь-якій іншій водоймі. Існує два типи поверхневих хвиль, а саме хвилі Релея та хвилі Лява.
Хвилі Релея, також відомі як ґрунтові хвилі, — це хвилі, які поширюються як брижі з рухом, подібним до хвиль на поверхні води. Такі хвилі значно повільніші за об'ємні хвилі, становлячи приблизно 90 % швидкості для типового однорідного пружного середовища. Хвилі Релея втрачають енергію лише у двох вимірах і тому є більш руйнівними під час землетрусів, ніж звичайні об'ємні хвилі, такі як P-хвилі та S-хвилі, які втрачають енергію в усіх трьох напрямках.
Хвиля Лява — це поверхнева хвиля, що має горизонтальні хвилі, які є зсувними або поперечними до напрямку поширення. Зазвичай вони поширюються трохи швидше за хвилі Релея, приблизно зі швидкістю 90 % швидкості об'ємних хвиль, і мають найбільшу амплітуду.
Приклади Сейсмічні хвилі Звукові хвилі Вітрові хвилі на морях та озерах Вібрація
Див. також Акустика Ультразвук
Примітки