Înapoi la: Studiu de caz: Natura
Undele mecanice
Undele sunt peste tot și le întâlnim în fiecare zi. Sunetele pe care le auzim, lumina, undele radio, microundele cu care încălzim apa pentru ceai, cutremurele, vibrațiile corzilor de chitară, căldura, un arc care se destinde, sau un copil care se dă în leagăn, toate sunt tipuri diferite de unde. Orice undă este caracterizată de o mișcare simplă în care avem un punct maxim, un vârf, și un punct minim, ca o groapă care se deplasează de la un loc la altul.
Atunci când vorbim despre unde, primul lucru care ne vine în minte sunt valurile mării. Dacă stăm pe loc în apă simțim valurile care vin, se ridică, apoi coboară. Valul a trecut dincolo de noi și ajunge până la plajă. Vine un alt val, de aceeași înălțime. O minge lăsată pe apă se va ridica și coborî, dar, în lipsa unui curent, va rămâne la aceeași distanță de mal.
Să ne imaginăm că suntem pe stadion, sau la un concert. Ne luăm de mâini și ne mișcăm împreună. Persoana de la capătul rândului inițiază mișcarea și ceilalți o urmează. Putem spune că mișcarea se transmite prin mâinile a zeci de oameni de la un capăt la altul al stadionului. Fiecare om a rămas la locul lui, dar valul a traversat zeci de metri. Acesta este un concept foarte important. Undele deplasează energie și nu materie.
Dacă persoana care a inițiat mișcarea se oprește dar valul continuă să înainteze, numim acesta un puls. Dacă persoana continuă să se miște, vom avea o undă continuă.
Deci, cum definim o undă? O undă este o perturbare (mișcare) care se deplasează printr-un mediu (trupurile oamenilor). În funcție de intensitatea pulsului inițial și de viteza de deplasare a pulsului prin mediu putem descrie mai bine unda. De definit amplitudinea si frecventa. Cu cât energia care a declanșat unda este mai mare, cu atât amplitudinea undei va fi mai mare. Valurile, la malul mării, pot fi de doar câțiva centimetri, dacă bate un vânt slab, sau de zece metri, dacă ceea ce le-a declanșat este o furtună în larg. Pe stadion putem face valuri scurte și rapide, cu frecvență mare, sau valuri lungi si lente. Numim această viteză de înaintare a undei perioadă.
Am vorbit până acum de unde care au nevoie de un mediu fizic pentru a se propaga, adică pentru a transmite energia dintr-un loc în altul (apă, aer). Acestea se numesc unde mecanice. Ele nu pot călători în vid. Cel mai simplu exemplu este reprezentat de undele sonore. Ele au nevoie de atmosferă pentru a călători. În spațiul cosmic, de exemplu, e o liniște completă. Și pe lună, unde atmosfera este extrem de rarefiată, nu se aude nici un sunet. În schimb, pe Marte, unde tocmai a aterizat roverul NASA Perseverance, atmosfera nu este respirabilă, fiind formată din dioxid de carbon, azot și argon, dar sunetele se propagă. Avem mai jos o scurtă parte din înregistrarea realizată de rover în timp ce explora craterul Jezero.
Să nu uităm de cutremure, care sunt provocate tot unde mecanice care se numesc unde seismice. O explozie puternică (de exemplu o explozie nucleară într-o peșteră) sau prăbușirea unui strat de roci în adânc declanșează un puls de energie care călătorește prin scoarța terestră, uneori pe distanțe de sute de kilometri. Dacă aceste unde seismice sunt suficient de puternice, le simțim și noi. Altfel, există aparate extrem de sensibile, numite seismografe, care înregistrează fiecare mișcare a solului. Undele seismice se aseamănă, uneori, foarte mult cu valurile mării, numai că mișcă scoarța terestră. Așa cum un val suficient de mare poate răsturna un vapor, undele seismice pot dărâma case.
