<횡파(transverse wave)>
1. 개념
- 횡파란 S파로서 매질의 진동방향과 파의 진행 방향이 수직이며, 진행속도는 약 4Km로 느리고 고체만 통과 한다. 진폭은 종파보다 크고 피해도 종파보다 어마어마 하다.
- 가장 쉬운 예를 들면 스포츠를 관람할 때 파도타기 응원 아시죠...
사람들(매질)은 제자리에서 일어났다가 앉았다가만 합니다. (즉 제자리에서 진동합니다. )
그러나 파동은 계속해서 옆으로 이동하면서 퍼져나갑니다. 이 때 파동의 이동이라고 보통 표현들 하지만 실제는 에너지가 퍼져나가는 것입니다.
2. 횡파의 예
- 대표적인 것이 전자기파 (감마선, X선, 적외선, 가시광선, 자외선, 전파)
- 지진파의 S파
3. 왜 횡파는 종파보다 느릴까?
종파의 파동이 횡파의 파동보다 작기 때문이다.
이 설명을 예를 들어 본다면 사람이 일직선으로 달리는 것이 지그재그로 달리는 것보다 빠르다는 것으로 알수 있다.
4. 왜 횡파는 종파보다 피해를 많이 줄까?
- 횡파는 종파보다 진폭이 크기 때문이다.
또한 횡파는 상하로 흔들리고 종파는 좌우로 흔들리기 때문이다.
예를 들면 쓰나미 사건을 떠올려 봐라.
쓰나미 사건때는 지진파가 횡파 이기 때문에 지진이 상하로 나서 쓰나미 해일이 이러났다.
하지만 요즘 일어난 수마트라섬 지진 때는 해일이 이러나지 않았는데 그이유는 이때는 종파이기 때문이다. 둘 다 강도가 비슷한 강진이었지만 둘의 피해 차이가 어마어마하다는것을 보고 횡파가 피해가 큰지 한눈에 알수있다.
5. 왜 횡파는 고체만 통과할까??(1)
- 종파는 일직선으로 쭉가지만 횡파는 구불구불하다.
그런데 액체나 기체에서는 파동이 일직선으로만 가기 때문에 횡파가 통과할 수가 없는것이다.
6. 횡파가 고체에서만 진행하는 이유?(2)
- 파동이 진행하려면 먼저 움직이기 시작한 입자들의 운동이 이웃하고 있는 다른 입자들로 전달되어야 합니다. 횡파의 경우 입자들의 움직임은 진행 방향에 수직이고 따라서 이 수직 방향의 운동이 진행해 가는 쪽에 있는 입자들에게 전달되어야 하는데, 분자간의 결합력이 약하면 이 수직 방향의 움직임이 전달될 수 없습니다. 반대로 분자간의 결합력이 강하다면 입자들 간의 움직임이 보다 쉽게 전달 될 것입니다. 이런 이유로 분자간의 결합력이 약한 유체에서는 횡파가 진행할 수 없는 반면 결합력이 강한 고체에서는 가능한 것입니다.
- 또다른 쉬운 설명)
간단한겁니다.
음 예를 들어 설명하는게 이해하기 쉬울듯 한데 물체를 예로 들어 설명해봅시다.
베개 중에 아주 자잘한 가루같은걸 넣어서 부드럽게 만든 베게아시죠?
그런 베게가 잇습니다.
그리고 목침. 나무로 만든 베게가 있습니다.
그 베게를 옆부분을 살짝살짝 쳐보세요.
그럼 목침은 점점 밀려날겁니다.
하지만 부드러운 베게는 출렁이기만하고 그자리에 있겠죠?
이것과 같은 이치입니다.
고체에서는 그 힘이 끝까지 그대로 전달되지만
액체나 기체에서는 그 힘이 중간에 없어져버리고 마는거죠.
위아래로도 그 힘이 퍼지기때문에.
<종파(longitudinal wave)>
1. 개념
- 종파란 P파로서 매질의 진동방향과 파의 진행방향이 같으며, 진행속도가 약 5 ~ 8Km로 빠르고 고체, 액체, 기체의 모든 매질을 통과한다.
진폭이 작으며 피해가 작다.
- 예를 들면 학생들이 한줄로 길게 앉아있는 상태에서 손에서 손으로 공을 전달하여 뒤로 운반한다고 생각해보세요... 학생들은 공을 앞에서 받아 뒤로 전달해야 합니다. 따라서 학생 한명의 운동을 보면 앞으로 뒤로 몸을 왕복시키고 있습니다. 이 때 공은 계속해서 뒤로만 움직입니다.
학생과 같이 앞 뒤로 진동하는 것을 매질이라고 한다면, 운반되는 공이 이동하는 에너지가 되겠네요..
2. 예
- 지진파의 P파, 음파
3. 물결파는?
물결파의 매질은 상하진동이 아닌 상하와 앞뒤 모두 진동하고 있습니다. 따라서 횡파적 성질과 종파적 성질을 모두 가지고 있는 것입니다.
물결이 치고 있는 바다 위에 떠 있는 부표는 상하 진동이 아닌 원운동(상하좌우 진동)을 하고 있습니다.
그리고 얕은 바다의 속(바닥쪽)에서는 좌우 진동만 일어납니다. 즉 얕은 바닥의 속에서는 종파진동이 발생합니다.
4. 종파는 액체 기체 에서도 진행이 가능하다고 하는데요. 그건 또 왜 그런거죠??
- 종파가 고체와 유체 모두에서 진행할 수 있는 것은 종파에 의한 입자의 움직임은 파동의 진행방향과 같기 때문입니다. 한눈에 횡파와 종파에 의한 입자의 운동 모습을 이해할 수 있는 동영상이 있는 사이트입니다. 먼저 한 번 보시길 권합니다.
http://www.gmi.edu/~drussell/Demos/waves/wavemotion.html
P파에서는 입자들의 움직임이 진행방향과 같으므로, 일단 입자들이 움직이기 시작하면 진행 방향 쪽에 있는 입자들에 부딪힘으로써 운동이 전달되는 것이 가능해 집니다. 이 부딪힘은 횡파의 경우와는 달리 강한 분자간의 결합력 없이도 일어날 수 있으므로 P파는 유체에서도 진행할 수 있는 것입니다.
5. 우리나라에서 지진이 만약 일어난다면 반대편인 아르헨티나에서는?
- P파 밖에 감지를 못합니다. 왜냐하면 우리지구는 순서대로 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 구성되어있는데 지각, 맨틀, 내핵은 고체로 이루어져 있으나 외핵은 액체로 되어있습니다. 그래서 맨틀까지는 S파가 가지만 액체인 외핵에서 막혀 결국 기체, 액체, 고체를 모두 통과하는 P파만 전해지는 것이지요.