Надолжен бран

Притисочен пулсен бран на рамнина

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).

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

$y(x,t)=y_0\cos \left(\omega (t-\frac{x}{c})\right)$

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

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

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

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

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.

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.

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. 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.

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. 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.

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 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