A hangnak és a fénynek van gyorsulása? Vagy már a keletkezéskor hang-, illetve fénysebességgel mozognak?

A hangra: Amikor a levegő részecskéi előre-hátra mozognak, folyamatosan gyorsulnak és lassulnak felváltva. Tehát a hangot kiváltó mechanikai gyorsulás már a hang része, és a következő periódusban megint ugyanúgy fog gyorsulni, ciklikusan. Vagyis nem gyorsul, a részecskék mozgása nem azonos a hullám terjedésével.

A fénynél is valami hasonló lehet a helyzet, tehát a mágneses és villamos terek változása már az első pillanatban meghatározzák a hullám sebességét.

#2: a fény mindig fénysebességgel halad, bármilyen közegben, mert a fénysebesség az a fény sebessége ugyebár :)

De értem, mire gondolsz, a fénysebesség közegtől függően lehet alacsonyabb vagy magasabb. De ez a "sebességváltozás", ha nem tévedek nagyot, nem számít gyorsulásnak. Ugyanez igaz a hangra is.

Nekem úgy tűnik, hogy a fény sebessége nem változik a vízben sem, csak valahogy a közeg miatt nagyobb utat kell megtennie, vagy valami ilyesmi.

[link]

Itt van angolul, hogy mi történik, de ez nekem most így hirtelen magas:)

Pontosan, nem a fénynek a sebessége, hanem a terjedésének a sebessége változik különböző közegekben. Emiatt nem is gyorsul, miközben közeghatáron lép át.

Olyan ez, mint amikor egy egyenes pályán kell végigfutnod, és amikor egy szlalompályán kell ugyanezt tenned. A rajtvonal és a célvonal távolsága ugyanaz mindkét esetben, a szlalomfutásnál mégis később éred el a célt, pedig ugyanazzal a sebességgel futottál mindkét pályán. Tehát a sebességed ugyanaz mindkét pályán, mégis a szlalompályán lassabb a haladási ("terjedési") sebességed, mint az egyenes pályán. Valami ilyesmi történik a fénnyel is, ha másféle közegben kell haladnia. Nem a fény sebessége, hanem a fény terjedési sebessége változik.

Visszatérve a hullám keletkezésére:

A hullámot úgy képzeld el, mint hullámfrontok egymás utáni sorozatát. Egy ilyen front nem a nulla sebességről indul, mert úgy nem is létezik. Abban a pillanatban, amint a hullámfront megszületik (amikortól hullámról beszélünk), onnantól teljes sebességgel terjed.

A hang másképpen működik. A fény terjedési transzverzális (keresztirányú, merőleges irányú) hullámok képében történik, míg a hang longitudinális (hosszanti) hullámokban terjed. A transzverzális hullám olyasmi, mint amikor egy kötelet hozzákötsz egy fához, és le-fel kezded rángatni a másik végét. Ezek a transzverzális hullámok, ilyesmit produkál a fény is.

A longitudinális hullámokat egy gumirúddal lehetne szemléltetni: meglököd a gumirudat, vagyis egy kis részen összetömörödik, ami ki akarja rúgni magát. De Te a saját oldaladon ezt nem engeded, tehát az ellenkező irányba fog rúgni, ahol újabb gumirúd-darabka van. Más lehetősége nem lévén, ezt fogja összenyomni. De ez megint ki akarja rúgni magát, és ez is csak a következő gumirúd-darabkát tudja összenyomni, és így tovább, míg végig nem ér ez az összenyomódás-kirúgódás, lokális tömörödés halad végig az egész gumirúdon (vagy el nem hal útközben). Ha ezt a lökdösést ciklikusan csinálod, akkor a gumirúd egész hosszában, annak anyagában egymástól azonos távolságra sűrűsödések és ritkulások fognak kialakulni, ez adja a gumirúd hullámzását.

A hang is eképpen terjed a közegben: összenyomódik egy helyen, de mivel rugalmas, ezért ki is rúgja magát, arrébbtaszítva a szomszédos levegőmolekulát, ami ettől ugyancsak összenyomódik. De rugalmasságának köszönhetően az a következő szomszédját fogja összébbnyomni, és így tovább. Minden anyagnak más a rugalmassága, ezért más és más minden anyagban a hang terjedési sebessége is. A longitudinális hullámok terjedése során valóban lokális gyorsulások és lassulások alakulnak ki az anyag részecskéiben.