Fala podłużna
Fala podłużna, fala składająca się z okresowego zaburzenia lub drgania, które odbywa się w tym samym kierunku, co postęp fali. Zwinięta sprężyna, która jest ściskana na jednym końcu, a następnie puszczona, doświadcza fali ściskania, która pokonuje jej długość, po czym następuje rozciąganie; punkt na dowolnym zwoju sprężyny porusza się wraz z falą i powraca tą samą drogą, przechodząc przez położenie neutralne, a następnie ponownie odwracając swój ruch. Dźwięk poruszający się w powietrzu również ściska i rozpręża gaz w kierunku ruchu fali dźwiękowej, gdy wibrują tam i z powrotem. Fale sejsmiczne P (pierwotne) są również falami podłużnymi. W fali podłużnej każda cząstka materii drga wokół swojego normalnego położenia spoczynkowego i wzdłuż osi propagacji, a wszystkie cząstki uczestniczące w ruchu fali zachowują się w ten sam sposób, z tym, że następuje stopniowa zmiana fazy (q.v.) drgań – tzn. każda cząstka kończy swój cykl reakcji w późniejszym czasie. Połączone ruchy powodują posuwanie się naprzemiennych regionów kompresji i rarefakcji w kierunku propagacji.
Mechaniczny model jest pomocny w wyjaśnieniu fal podłużnych. W górnej części rysunku małe masy A, B, C itd. są połączone ze sobą za pomocą zwiniętych sprężyn, aby reprezentować medium transmisyjne, które ma właściwości zarówno bezwładności, jak i sprężystości. Ponieważ masa B ma bezwładność, ruch A w lewo (strzałka 2) rozciąga sprężynę, do której jest przymocowana, a ruch w prawo (strzałka 1) ściska ją. Analogiczny ruch zostanie przekazany masie B przez sprężynę, z tym że nastąpi niewielkie opóźnienie w fazie. Masa B przekaże swój ruch swojemu partnerowi C, i tak dalej, impuls wędruje od A do K, a opóźnienie stopniowo się zwiększa. W pokazanej chwili A prowadzi J w fazie o 360°; A zaczyna swoje drugie drganie, podczas gdy J właśnie zaczyna pierwsze.
From Physics by Erich Hausmann and Edgar P. Slack by Litton Educational Publishing, Inc. Przedrukowano za zgodą Van Nostrand Reinhold Company.
Przekrojowa reprezentacja fali podłużnej jest pokazana na dole rysunku. Przez położenia spoczynkowe (oznaczone literami a,b,c, itd.) narysowano pionowe linie o długościach proporcjonalnych do odległości, o jakie masy odchyliły się od stanu równowagi (ich amplitudy). Linie są rysowane w górę od osi, gdy przemieszczenie jest w lewo i w dół, gdy w prawo. Gładka krzywa poprowadzona przez końce linii pionowych daje krzywą poprzeczną. Ta krzywa poprzeczna pokazuje, że na jeden cykl przypada jedno ściskanie i jedno rozprężanie, przy czym aj to jedna długość fali. Częstotliwość byłaby reprezentowana przez liczbę pełnych cykli wykonywanych przez każdą z mas w ciągu sekundy.
.