Ondas longitudinais

   Se o som é transmitido através do ar sob forma de ondas (como as evidência indicam), essas ondas não podem ser transversais. A alternativa é que essas ondas sejam constituídas por compressões e rarefações periódicas.

   Considere, por exemplo, uma lâmina vibrando com um movimento periódico rápido. Quando a lâmina se move para a direita, as moléculas de ar que estão próximas são empurradas, formando um pequeno volume comprimido. A pressão no volume comprimido é maior que o volume normal de ar da vizinhança. As moléculas no volume comprimido se afastam uma da outra e empurram o volume vizinho, comprimindo-o. As moléculas deste volume também se afastam uma da comprimindo as moléculas do volume vizinho, e assim por diante.

   Em seguida, após se mover para a direita, a lâmina se move para a esquerda. O ar que inicialmente estava próximo do lado direito da lâmina se expande e cria um volume relativamente rarefeito. Quando a lâmina se move novamente para a direita mais um volume comprimido é criado, e assim um volume comprimido e seguido por um volume rarefeito que, por sua vez, é seguido por um volume comprimido, e assim por diante.

   Conclusão, as compressões e rarefações se propagam em todas as direções a partir da fonte de perturbação. Como a atmosfera é um meio tridimensional, a compressão se propaga em todas as direções formando uma esfera que se expande a partir da fonte de perturbação.

   Nessas ondas de compressões e rarefações alternadas, individualmente as moléculas se movem em um sentido durante a compressão e no sentido oposto durante a rarefação. Os volumes de compressão e rarefação alternados se afastam da fonte ao longo da direção paralela à direção do movimento de vai-e-vem das moléculas de ar. A onda onde as partículas oscilam para um lado e para outro ao longo da direção de propagação é uma onda longitudinal, ou onda de compressão.

   Nas ondas longitudinais, os pontos de compressão máxima são análogos às cristas das ondas transversais, e os pontos de rarefação máxima são análogos aos vales. Entre as compressões e as rarefações há regiões onde o ar está momentaneamente normal, que correspondem aos nodos.

   A distância entre pontos de máxima compressão (ou entre pontos de máxima rarefação) é o comprimento da onda longitudinal. O número de pontos de máxima compressão (ou máxima rarefação) que passam por um determinado ponto, num intervalo de tempo igual a um segundo, é a frequência da onda longitudinal.

   Como as moléculas dos líquidos, sólidos e gases envolvem forças de restauração quando comprimidas, as ondas longitudinais se propagam através dos gases, líquidos e sólidos. Em particular, as ondas sonoras também são transmitidas através da água e do aço.