Fale mechaniczne to rodzaj ruchu drgającego, w którym ciało wykonuje ruch tam i z powrotem w regularnych odstępach czasu. Przykładami ruchów drgających są ruch wahadłowy i ruch sprężynowy. Amplituda, oznaczana przez A = [m], jest największym wychyleniem ciała drgającego z położenia równowagi. Okres drgań (ozn. T [s]) to czas potrzebny na wykonanie jednego pełnego drgania. Częstotliwość (ozn. f = [Hz]) to liczba drgań wykonana w jednostce czasu.

Wahadło matematyczne

Podczas drgań wahadła zachodzą okresowe przemiany energii, gdzie energia potencjalna zamienia się w energię kinetyczną. W czasie równowagi ciało ma największą energię potencjalną, a przy wychyleniu największą energię kinetyczną.

Fala mechaniczna

Fala mechaniczna to rozchodzące się w środku zaburzenie, które może rozprzestrzeniać się na duże odległości, chociaż cząsteczki nie przenoszą się z nią, tylko wykonują drgania. Ośrodki sprężyste to ciała, w których mogą rozchodzić się fale mechaniczne. Długość fali (ozn. λ = m) to odległość, jaką przemieszcza się fala w ciągu jednego okresu.

Właściwości fal mechanicznych

Mechanizm powstawania fali mechanicznej polega na tym, że cząsteczka wykonuje ruch drgający i energię drgań przenosi na inne cząsteczki. Fala mechaniczna przenosi energię, lecz nie przenosi cząsteczek.

Ruch fal mechanicznych

Rozchodzenie fali dźwiękowej polega na rozprzestrzenianiu się odgórnych warstw cząsteczek ośrodka sprężystego. Prędkość fali (V = m/s) zależy od ośrodka, którym się rozchodzi. Fala dźwiękowa jest falą mechaniczną. Im większa częstotliwość, tym dźwięk jest wyższy. Natomiast im większa amplituda, tym głośniejszy jest dźwięk.

Fale elektromagnetyczne

Fale elektromagnetyczne mogą rozchodzić się w każdym ośrodku, nawet w próżni. Prędkość fali elektromagnetycznej w próżni wynosi około 300 000 km/s. Widmo fal elektromagnetycznych to zestawienie fal w zależności od ich częstotliwości i długości, obejmujące m.in. fale radiowe, mikrofale, promieniowanie podczerwone, światło widzialne, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie rentgenowskie oraz promieniowanie gamma.

Ważnymi zastosowaniami fal elektromagnetycznych są m.in. światło słoneczne, promieniowanie rentgenowskie w medycynie oraz mikrofale stosowane do ogrzewania żywności w kuchence mikrofalowej.