Fysisk

Overflatebølger, typer og eksempler

Overflatebølger, typer og eksempler

De overfladiske bølger De er de der vibrerende partikler har to -dimensjonal bevegelse, for eksempel bølgene som oppstår når en stein faller ned i et tjern eller en innsjø.

Denne typen bølge produseres i grensesnittet mellom to forskjellige måter, for eksempel hav og luft, eller mellom jordens overflate og luft. Dette er bølger der partiklene opplever tverrforskyvninger kombinert med langsgående, det vil si to -dimensjonal.

Figur 1. Overfladiske bølger i et tjern. Kilde: Pixabay.

For eksempel vannpartikler på den oseaniske overflaten - bølger - bevege deg som beskriver sirkulære baner. Når du bryter bølgene på bredden, dominerer langsgående forskyvninger, og det er grunnen.

På jordens overflate beveger bølger seg også analog med havbølgene. De reiser i lavere hastighet enn bølger som beveger seg internt gjennom det jordiske volumet, men er i stand til å provosere resonans i bygninger lettere.

Siden bølger produserer vibrasjoner og transportenergi, har ødeleggende effekter under jordskjelv.

Figur 2. Overflatebølger i havet. Vannpartikler beveger seg i en plan når bevegelsen av bølgen er fra venstre til høyre. På det høyeste punktet er de på bølgekammen, mens det laveste punktet kalles kanal. Kilde til venstre figur: f. Zapata. Kilde til høyre figur: Giambattista, a. 2010. Fysikk. 2. Utgave. McGraw Hill.

[TOC]

Typer overfladiske bølger

Enhver type bølge, enten de er overfladisk eller ikke, er en løsning av bølgelikningen, som gjelder nesten alle typer bølgende bevegelser, ikke bare mekanisk, for eksempel eksemplene som er beskrevet, men også av elektromagnetiske bølger, som er en annen type type bølger, siden de er tverrgående.

Wave -ligningen, som oppnås med tanke på Newtons andre lov, er skrevet slik:

Hvor ∇ symboliserer Laplacian operatør, som kan uttrykkes som følger i rektangulære koordinater:

Kan tjene deg: Poisson -koeffisient: koeffisient, formler, verdier, eksempler

I forrige ligning, eller Det er bølgefunksjonen som avhenger av de tre romkoordinatene x, og og z Mer tid t: u = u (x, y, z, t). I tillegg v Det er forstyrrelseshastigheten. Bølge ligningen kan heves i andre koordinatsystemer avhengig av den nødvendige geometrien.

For å finne løsningen av ligningen, samsvarer dette med forholdene i problemet, der for eksempel geometrien er avgrenset og miljøegenskapene er etablert som forstyrrelsen flyttes.

Det er mange typer overfladiske bølger, for eksempel:

-Gravitasjonsbølger (Tyngdekraftsbølger) Som de oseaniske bølgene beskrevet i begynnelsen, der tyngdekraften gir en gjenopprettende kraft som tillater den tverrgående bevegelsen.

-De overfladiske bølgene i et tjern, her er overflatespenningen på vannet som utøver som en gjenopprettende kraft.

-De overfladiske elastiske bølgene som beveger seg på jordens overflate under et jordskjelv.

-Elektromagnetiske bølger, som til tross for at de er tverrgående, kan ledes ordentlig til å bevege seg på en overflate.

-Noen typer bølger som oppstår på strengene til en gitar når strengene presses hardt.

Overfladiske elastiske bølger på jordens overflate

Figur 3. Overfladisk bølge på jordens overflate. Partiklene beveger seg en kombinasjon av tverrgående og langsgående forskyvninger. Kilde: Giambattista, a. 2010. Fysikk. 2. Utgave. McGraw Hill.

Når vi løser bølge ligningen, tilsvarer løsningene, som vi har sagt, forskjellige typer bølger. Når forstyrrelsen beveger seg i et solid medium som jordskorpen, er det mulig å gjøre noen antagelser om dette som forenkler prosessen.

Derfor anses det at mediet er perfekt elastisk, homogen og isotropisk, Noe som betyr at dens egenskaper er de samme uavhengig av posisjon eller adresse.

Med dette i bakhodet tilsvarer to av bølgelikningsløsningene i et elastisk medium overfladiske bølger:

Det kan tjene deg: Bornitrid (BN): Struktur, egenskaper, innhenting, bruk

-Rayleight Waves, kalt til ære for Lord Rayleight (1842-1919), den britiske fysikeren som beskrev dem først.

-Kjærlighetsbølger, av Augustus Love, British Geophysical and Mathematic.

I seismikk kalles disse bølgene bølger l, For å skille dem fra P -bølger og S -bølger, vurderte begge volumbølger (Kroppsbølger) at de også er en løsning av bølgeforlikningen med forholdene beskrevet ovenfor. P -bølger er langsgående og bølger er tverrgående.

Eksempler på overfladiske bølger

Rayleight -bølger

I en RayLight -bølge vibrerer bølgefrontpartikler i det vertikale planet, derfor sies det at de er vertikalt polarisert. Partiklene beveger seg som beskriver en ellipse, i motsetning til bølgene på overflaten av havet, hvis bevegelse er sirkulær, som det fremgår av begynnelsen (selv om de er i nærheten av kysten er de ganske elliptiske).

Den viktigste aksen til ellipsen er vertikal og den mindre aksen følger forplantningsretningen, som det kan sees på figuren. Der blir det også advart om at bevegelsen er retrograd, det vil si at det gjøres i strid med klokken nåler.

Figur 4. RayLight Wave. Kilde: Lowrie, W. 2007. Grunnleggende geofysikk. 2. Utgave. Cambridge University Press.

En annen viktig forskjell med vannbølger er at RayLight -bølger bare kan spre seg i faste medier, siden det er en skjærkraft som ikke oppstår i væsker.

Amplituden av forskyvningen av partiklene avtar eksponentielt med dybden, siden bølgen er begrenset til overflaten, selv om det er et jordskjelv med stor intensitet, kan bølgene snu rundt jorden flere ganger før de blekner fullstendig.

Kan tjene deg: Translasjonsbalanse: Bestemmelse, applikasjoner, eksempler

Kjærlighetsbølger

I kjærlighetsbølger er partiklene horisontalt polariserte og har en stor bevegelsesamplitude parallelt med overflaten. De beveger seg i litt lavere hastighet enn RayLight -bølger, selv om hastigheten i denne typen bølger avhenger av bølgelengden (spredende bølge).

For at disse bølgene skal spre seg i midten. I likhet med RayLight -bølger, kan kjærlighetsbølger produsert under et jordskjelv returnere jorden flere ganger før de sprer energien.

Figur 5. Kjærlighetsbølger. Kilde: Wikimedia Commons. Nicoguaro [CC av 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/4.0)]

Bakken

Det er vanlig å finne denne varianten av Rayleights bølger, kalt Bakken, I seismisk utforskningsregister. Det regnes som støy, og du må unngå det, fordi på grunn av dens store bredde, noen ganger refleksjoner for å bli sett masca.

Oceanic Waves

På stor dybde er havbølger langsgående bølger, for eksempel lyd. Dette betyr at forplantningsadressen er den samme som retningen som partiklene vibrerer.

Bølgen, nær overflaten, har imidlertid både langsgående og tverrgående komponenter, noe som får partiklene til å beskrive en nesten sirkulær bane (se figur 2 til høyre).

Figur 6. Bølgene av havet er overfladiske bølger. Kilde: Pixabay.

Referanser

  1. Figueroa, d. 2005. Bølger og kvantefysikk. Fysisk serie for vitenskap og ingeniørfag. Redigert av d. Figueroa.
  2. Giambattista, a. 2010. Fysikk. McGraw Hill.
  3. Lowrie, w. 2007. Grunnleggende geofysikk. 2. Utgave. Cambridge University Press.
  4. Wikipedia. Kjærlighetsbølger. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.
  5. Wikipedia. Rayleight -bølger. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.
  6. Wikipedia. Overflatebølger. Hentet fra: i.Wikipedia.org.