Inhalt
Die Wellen können zwei Grundformen haben: Quer-, Vertikal- und Längsbewegung oder Materialkompression. Die Querwellen sind wie die Wellen des Meeres oder die Schwingungen im Seil eines Klaviers: Man kann seine Bewegung leicht sehen. Im Vergleich dazu sind Kompressionswellen unsichtbare alternierende Schichten aus komprimierten und verdünnten Molekülen. Die Schall- und Schockwellen breiten sich auf diese Weise aus.
Mechanische Wellen
Druckwellen können sich durch ein Material wie Luft, Wasser oder Stahl ausbreiten. Das Vakuum kann keine Druckwellen tragen, da es keine Substanz gibt, um die Energie zu leiten. Die Abhängigkeit des Mediums bedeutet, dass es sich um mechanische Wellen handelt, und das Medium bestimmt ihre Geschwindigkeit. Die Schallgeschwindigkeit in der Luft beträgt beispielsweise 346 m pro Sekunde. Ein dichtes Material wie Stahl leitet den Schall mit 6.100 m pro Sekunde.
Kompressionswellen
Wenn Sie eine Kompressionswelle durch die Luft sehen könnten, würden Sie einen Bereich von Molekülen sehen, der in der Richtung komprimiert ist, aus der sich die Welle ausbreitet. Die Moleküle werden nach einem maximalen Kompressionspunkt immer dünner, bis mit weniger Luftmolekülen ein Bereich mit niedrigerem Druck sichtbar wird. Nach diesem Punkt wird die Luft zunehmend dichter, bis sie wieder die maximale Kompression erreicht. Der Abstand zwischen den maximalen Kompressionspunkten und der Verdünnung ist eine Wellenlänge. Mit zunehmender Frequenz einer Welle nimmt ihre Länge ab.
Interferenz
Zwei oder mehr Wellen, die den gleichen Punkt in einem Medium kreuzen, interferieren miteinander. Sie können diesen Effekt sehen, wenn Sie zwei Steine auf einen stillen See werfen. Die Wellen breiten sich aus und überlappen sich. Dasselbe passiert mit den Kompressionswellen. Wenn ein Komprimierungspunkt auf einen Verdünnungspunkt trifft, werden die beiden abgebrochen. Wenn zwei Druckpunkte aufeinander treffen, verstärken sie sich selbst und erzeugen einen Punkt mit doppeltem Druck.
Schockwellen
Ein Jet, der schneller durch die Luft strömt als Schallgeschwindigkeit, erzeugt eine akustische Explosion. Mit fortschreitendem Jet "stapeln" sich die Luftmoleküle wie die Erde vor einem Bulldozer. Komprimierte und verdünnte Luftschichten bewegen sich nicht wie beim Klang. Die Stoßwelle bildet mit der Spitze vor dem Strahl einen Kegel und die Kompressionswellen bewegen sich in zunehmenden Kreisen rückwärts.