Надолжен бран

Надолжен бран (лонгитудитален бран) — бран каде вибрацијата на средината е напоредна на насоката во која патува бранот и поместувањето на средината е во иста (или спротивна) насока на тоа патување. Механичките надолжни бранови се нарекуваат и набивни бранови бидејќи предизвикуваат збивање и проретчување кога минуваат низ средината, а притисочни бранови бидејќи прават покачување или намалување на притисокот. Добра нагледна претстава е бранот долж истегната пружина, каде растојанието меѓу навоите се зголемува и намалува. Примери за ова се звучните бранови (вибрации во притисок, поместување на честички и честична брзина на патување во растеглива средина) и сеизмичките P-бранови (предизвикани од земјотреси и експлозии).

Притисочен пулсен бран на рамнина

Друг главен вид на бран е попречниот бран, каде поместувањата на средината се нормални на насоката на брановото патување. На пример, попречните бранови опишуваат некои обемни звучни бранови во цврсти материјали (но не во флуиди); тие се нарекуваат „смолкнувачки бранови“ за да се разликуваат од (надолжните) притисочни бранови кои исто така се јавуваат во овие материјали.

Звучни бранови

Кај надолжните хармониски звучни бранови, честотата и брановата должина може да се опише со формулата

${\displaystyle y(x,t)=y_{0}\cos \!{\bigg (}\omega \!\left(t-{\frac {x}{c}}\right)\!{\bigg )}}$

каде:

• y е поместувањето на точка во патувачкиот звучен бран;

  

  Ширење на сенасочен пулсен бран на дводимензионална решетка (емпириски облик)

• x е растојанието од точката до изворот на бранот;
• t е изминатото време;
• y₀ е замавот на колебањата,
• c е брзината на бранот; и
• ω е аголната честота на бранот.

Величината x/c е времето потребно бранот да помине растојание x.

Обичната честота (f) на бранот е

${\displaystyle f={\frac {\omega }{2\pi }}.}$

Брановата должина може да се пресмета како односот помеѓу брановата брзина и обичната честота.

${\displaystyle \lambda ={\frac {c}{f}}.}$

Кај звучните бранови, замавот е разликата помеѓу притисокот на незасегнатиот воздух и најголемиот притисок предизвикан од бранот.

Брзината со која патува звукот зависи од видот, температурата и составот на средината низ која тој поминува.

Притисочни бранови

Гореприкажаната равенка за звук во флуиди важи и за акустични бранови во растеглива цврста материја. Иако во цврстите тела може да има и попречни бранови (наречени S-бранови во сеизмологијата), надолжните звучни бранови во цврстите материи се јавуваат во брзината и бранова импеданса зависно од густината на материјалот и неговата крутост, од кои второто е опишано (како звук во гас) од модулот на збивливост на материјалот.^[1]

Во мај 2022 г. НАСА известила за сонификација (претворање на астрономски податоци за притисочни бранови во звук) на црна дупка во средиштето на галактичкото јато Персеј.^[2][3]

Електромагнетика

Максвеловите равенки водат до предвидување на електромагнетните бранови во вакуум, кои се строго попречни бранови поради тоа што им треба честички кои би ги вибрирале. Нивните електрични и магнетни полиња од кои се состои бранот се нормални на насоката на брановото движење.^[4] Меѓутоа, плазмените бранови се надолжни бидејќи тие не се електромагнетни, туку густински бранови од наелектризирани честички, но кои можат да се спојат во електромагнетното поле.^[4][5][6]

По обидите да ги воопшти Максвеловите равенки, Оливер Хевисајд заклучил дека електромагнетните бранови не можат да се сретнат како надолжни бранови во „слободен простор“ или еднородни средини.^[7] Максвеловите равенки, како што денес ги разбираме, го задржуваат тој заклучок: во слободнопросторни или други еднородни изотропни диелектрици, електромагнетните бранови се строго препречни. Сепак, електромагнетните бранови може да имаат надолжна составница во електрични и/или магнетни полиња кога минуваат низ дволомни материјали или нееднородни материјали, особено на границите (на пример, површинските бранови) како Зенековите бранови.^[8]

Со развојот на современата физика, Александру Прока (1897-1955) осмислил релативистички равенки за квантното поле наречени по него (Прокини равенки) кои важат за масивни векторски мезони со спин 1. Во поново време некои теретичари како Жан Пјер Вижје и Бо Ленерт ја примениле Прокината равенка во обид да ја покажат фотонската маса^[9] како надолжна елетромагнетна составница на Максвеловите равенки, предлагајќи дека надолжните електромагнетни бранови можат да постојат во Дираков поларизиран вакуум. Меѓутоа, речиси сите физичари не веруваат во фотонската маса во мирување, и истата не е во склад со стандардниот модел на физиката.

Поврзано

• Попречни бранови
• Акустичен бран
• P-бран
• Бранови појави