Onda longitudinal
Onda longitudinal, onda que consiste en una perturbación o vibración periódica que se produce en la misma dirección que el avance de la onda. Un muelle enrollado que se comprime en un extremo y luego se suelta experimenta una onda de compresión que recorre su longitud, seguida de un estiramiento; un punto de cualquier bobina del muelle se moverá con la onda y volverá por el mismo camino, pasando por la posición neutra e invirtiendo de nuevo su movimiento. El sonido que se mueve a través del aire también comprime y enrarece el gas en la dirección del viaje de la onda sonora mientras vibra de un lado a otro. Las ondas sísmicas P (primarias) también son longitudinales. En una onda longitudinal, cada partícula de materia vibra alrededor de su posición normal de reposo y a lo largo del eje de propagación, y todas las partículas que participan en el movimiento ondulatorio se comportan de la misma manera, excepto que hay un cambio progresivo de fase (q.v.) de vibración, es decir, cada partícula completa su ciclo de reacción en un momento posterior. Los movimientos combinados dan como resultado el avance de regiones alternas de compresión y rarefacción en la dirección de propagación.
Un modelo mecánico es útil para explicar las ondas longitudinales. En la parte superior de la figura, pequeñas masas A, B, C, etc. están unidas por muelles en espiral para representar un medio transmisor que tiene propiedades tanto de inercia como de elasticidad. Como la masa B tiene inercia, el movimiento de A hacia la izquierda (flecha 2) extiende el muelle al que está unido y el movimiento hacia la derecha (flecha 1) lo comprime. Un movimiento correspondiente se comunicará a B a través del muelle, salvo que habrá un ligero desfase. La masa B transmitirá su movimiento a su compañera C, y así sucesivamente, viajando el impulso de A a K y aumentando progresivamente el desfase. En el instante mostrado, A aventaja a J en fase en 360°; A está comenzando su segunda vibración, mientras que J acaba de comenzar la primera.
De Physics by Erich Hausmann and Edgar P. Slack by Litton Educational Publishing, Inc. Reimpreso con permiso de Van Nostrand Reinhold Company.
En la parte inferior de la figura se muestra una representación transversal de una onda longitudinal. Aquí se dibujan líneas verticales a través de las posiciones de reposo (indicadas por a,b,c, etc.), con longitudes proporcionales a las distancias que las masas se han movido del equilibrio (sus amplitudes). Las líneas se trazan hacia arriba del eje cuando el desplazamiento es hacia la izquierda y hacia abajo cuando es hacia la derecha. Una curva suave trazada a través de los extremos de las líneas verticales da una curva transversal. Esta curva transversal muestra que hay una compresión y una rarefacción por ciclo, siendo aj una longitud de onda. La frecuencia estaría representada por el número de ciclos completos ejecutados por cualquiera de las masas por segundo.