موج طولی و عرضی

در علم فیزیک با امواجی با طبیعتهای مختلف سر وکار داریم (مکانیکی و الکترو مغناطیسی و غیره) با وجود تفاوت های طبیعت فیزیکی این امواج، آنها خصوصیات مشترک بسیاری دارند. امواج، هنگامی که پارمتر مورد نظر ما (جابجائی، تنش مکانیکی، غیره) در محور انتشار موج نوسان می کنند، موج طولی نامیده می شوند. اگر نوسان عمود بر جهت انتشار رخ دهد. چنین موجی، موج عرضی نامیده می شود.(به عنوان مثال، امواج الکترو مغناطیسی، موج عرضی هستند).

اگر ذره ای از رسانه (محیط مادی موج مانند آب و هوا)، با نیروهای کشسانی که در انتشار موج پدیدار می شوند تعامل داشته باشد، موج را موج کشسان می نامیم. برای مثال، موج در یک میله فلزی، کشسان است. پویانمائی اول، انتشار موج کشسان در یک توری را نشان می دهد که متشکل از گویهائی است که توسط فنر به هم متصل شده اند. هر گوی به صورت موزون در جهت طولی نوسان می کند، که این نوسان با محور انتشار موج مطابقت دارد. دامنه نوسان برای هر گوی یکسان و برابر A است، در حالی که فاز نوسان با شماره گوی افزایش می یابد.





ـ که در آن w زاویه نوسان موج، t زمان و اختلاف فاز نوسان از گوئی به گوی دیگر است.
ـ نوسان در موج عرضی در جهت عمود بر محور انتشار موج صورت می گیرد. در موج عرضی همانند موج طولی، هر گوی با دامنه یکسان نوسان می کند و فاز نوسان با انتقال از یک گوی به گوی دیگر بصورت خطی افزایش می یابد.












در حالت کلی معادله انتشار موج را می توان به صورت نوشت، که Z میزان جابجائی ذره از حالت سکون، X محور انتشار موج، ، که V سرعت موج است با دانستن بسامد و سرعت موج، می توانیم اختلاف فاز و ذرات کنار هم را بسنجیم: A ، که A فاصله بین گویها در نوری است.

پویانمائی بعدی، از منطبق کردن موجهای طولی و عرضی با بزرگی های مساوی، و با اختلاف فاز P/2 می باشد. نتیجه این کار حرکت هر ذره بصورت دایره می باشد. این حرکت را با معادله زیر می توان بیان کرد.




مولکولهای روی سطح آب، بر اثر نیروهای کشش سطحی و جاذبه حرکت می کنند.



پویانمائی بعدی حرکت موجی مولکولهای سطح آب یا مایعات دیگر را شبیه سازی می کند. اندازه این موج کوچک است. بنابراین هر ملکول در یک مسیر دایره ای حرکت می کند. شعاع دایره ها با افزایش عمق کم می شوند، تا جائی که گویهای قسمت زیرین پویانمائی ثابت هستند.
امواج روی سطح آب نه طولی هستند و نه عرضی. در پویانمائی مقابل می توانیم کوی قرمز را ببینیم، که ملکول سطح آب را شبیه سازی کرده و در مسیری دایره ای حرکت می کند. بنابراین، موج روی سطح آب ناشی از انطباق حرکتهای طولی وعرضی مولکولها می باشد.