Eine mechanische Welle ist eine Störung, die durch ein Medium pulsiert: einen Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas, das die ursprüngliche Energie von einem Ort zum anderen überträgt. Es gibt drei Arten von mechanischen Wellen: Transversal-, Longitudinal- und Grenzwellen. Einfache Beispiele für Wellen und die Medien, durch die sie sich bewegen, sind Schall in der Luft, seismische Wellen in Gestein und die Schwingungen einer Gitarrensaite.
Ein Beispiel für mechanische Wellen sind Wellen in einem Teich, die sich von einem Steinschlag nach außen bewegen. Die Welle bewegt sich durch das Medium, obwohl die Atome und Moleküle des Mediums selbst nach dem Zusammendrücken, Auseinanderdehnen oder Rotieren durch die sie durchlaufende Welle in der Regel wieder in ihre ursprüngliche Position zurückkehren. Die mechanische Welle kann sich in einer geradlinigen Bewegung, einer Drehbewegung oder einer Kombination aus beiden bewegen.
Wellen besitzen die Eigenschaften von Frequenz, Periode, Wellenlänge und Amplitude. Der Abstand zwischen einem Wellenimpuls und dem nächsten ist seine Wellenlänge und die Zeit zwischen den Impulsen ist die Periode. Bei einer Transversalwelle ist die Amplitude die Entfernung, um die die Welle das Medium verdrängt. Die Anzahl der Wellen, die im Laufe der Zeit durch das Medium gehen, ist die Frequenz der Welle. Je höher die Frequenz einer mechanischen Welle ist, desto mehr Energie überträgt sie.
Transversale Wellen übertragen ihre Energie auf und ab oder von einer Seite zur anderen und zwingen das Medium, die Form eines Kamms und eines Tals anzunehmen – wie bei einer Sinuswelle. Ein gutes Beispiel für diese Art von Welle ist eine seismische S-Welle, bei der sich die Erdkruste senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung auf und ab oder von einer Seite zur anderen bewegt. Das mechanische Wellenmodell einer Transversalwelle wird durch die Wellengleichung, eine Energiegleichung, gegeben, deren Lösung eine Sinuswelle ist, die die oben erwähnten Eigenschaften von Frequenz, Periode, Wellenlänge und Amplitude besitzt.
Longitudinalwellen sind Dichtewellen, die sich durch Expansion und Kompression von Teilchen des Mediums bewegen. Eine Expansion und Kompression ist eine Wellenlänge. Gute Beispiele für diese Wellen sind Schallwellen in der Luft und seismische P-Wellen im Boden. Je höher die Dichte des Materials ist, desto schneller bewegen sich die Wellen durch es hindurch.
Grenzwellen sind mechanische Wellen, die zwischen zwei unterschiedlichen Medien schwingen. Lufthohlräume und eingeschränkte Saiten in Musikinstrumenten, die Schwingung einer Stimmgabel und die kronenartige Form eines Wassertropfenspritzers sind gute Beispiele für mechanische Grenzwellen. Der Resonanzklang der Stimmgabel wird durch die Form und Größe ihrer Begrenzung und die Elastizität des sie bildenden Materials begrenzt.