Κύμα και ενέργεια

Ένα κύμα παράγεται από μια πηγή που ταλαντώνεται και η ενέργεια που μεταφέρει το κύμα προέρχεται από την πηγή. Για παράδειγμα οι άνεμοι ως πηγή δημιουργούν τα κύματα της θάλασσας. Η μηχανική ενέργεια που μεταφέρουν τα κύματα της θάλασσας προέρχεται από την κινητική ενέργεια των ανέμων.

Μηχανισμός διάδοσης του κύματος

Εκτελούμε το ακόλουθο πείραμα: Κρατάμε με το χέρι μας το ένα άκρο ενός ελατηρίου που αρχικά είναι ακίνητο. Τινάζουμε απότομα το άκρο από το οποίο το κρατάμε και το επαναφέρουμε γρήγορα στην αρχική του θέση. Παρατηρούμε ότι μια διαταραχή σε μορφή παλμού θα διαδοθεί από το ένα άκρο του ελατηρίου στο άλλο.

Σε ένα δομικό σφαιρίδιο του ελατηρίου που αρχικά ισορροπούσε, όταν φτάσει σε αυτό η διαταραχή θα μετατοπιστεί από τη θέση ισορροπίας ασκώντας δύναμη στο γειτονικό του. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα, αυτό το γειτονικό σφαιρίδιο να μετατοπιστεί παίρνοντας ενέργεια από το προηγούμενο. Όταν το σφαιρίδιο μεταφέρει όλη την ενέργεια στο διπλανό του, επανέρχεται στη θέση ισορροπίας.

Έτσι ένα κύμα είναι η μετατόπιση των σφαιριδίων γύρω από μια θέση ισορροπίας μεταφέροντας ενέργεια από σφαιρίδιο σε σφαιρίδιο. Τα σφαιρίδια επανέρχονται στην κατάσταση ισορροπίας όταν μεταδώσουν την ενέργεια που προσέλαβαν από τα γειτονικά σφαιρίδια. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα η διαταραχή του κύματος να διαδοθεί σε όλα τα σφαιρίδια του ελατηρίου. Λέμε τώρα ότι ένα κύμα διαδίδεται κατά μήκος του ελατηρίου. Το κύμα μεταφέρει ενέργεια σε κάθε σφαιρίδιο του ελατηρίου χωρίς να μεταφέρει ύλη. Μια πηγή που ταλαντώνεται μπορεί να παράγει κύμα. Η ενέργεια που μεταφέρει το κύμα προσφέρεται από την πηγή.