Fysisk

Ytvågor, typer och exempel

Ytvågor, typer och exempel

De ytliga vågor De är de där de vibrerande partiklarna har två dimensionell rörelse, till exempel vågorna som uppstår när en sten faller in i ett damm eller en sjö.

Denna typ av våg produceras i gränssnittet mellan två olika medel, till exempel hav och luft, eller mellan jordens yta. Dessa är vågor där partiklarna upplever tvärgående förskjutningar i kombination med längsgående, det vill säga två dimensionella.

Figur 1. Ytliga vågor i ett damm. Källa: Pixabay.

Till exempel vattenpartiklar på oceaniska ytan - Vågor - Flytta som beskriver cirkulära banor. När du bryter vågorna på stranden dominerar längsgående förskjutningar och det är därför alger eller en bit trä som svävar försiktigt från fram till bak.

På jordens yta flyttar vågorna också analoga till havets vågor. De reser med en lägre hastighet än vågor som rör sig internt genom markvolymen, men kan lättare provocera resonans i byggnader.

Eftersom vågor producerar vibrationer och transportenergi, har destruktiva effekter under jordbävningar.

figur 2. Ytvågor i havet. Vattenpartiklar rör sig i ett schema när vågens rörelse är från vänster till höger. Vid den högsta punkten är de på vågvapen, medan den lägsta punkten kallas kanal. Källa till vänster figur: f. Zapata. Källa till rätt figur: Giambattista, a. 2010. Fysik. 2: a. Utgåva. McGraw Hill.

[TOC]

Typer av ytliga vågor

Varje typ av våg, oavsett om det är ytligt eller inte, är en lösning av vågekvationen, som gäller nästan alla typer av vågor, inte bara mekaniska, såsom exemplen som beskrivs, utan också av elektromagnetiska vågor, som är en annan typ av vågor, eftersom de är tvärgående.

Vågekvationen, som erhålls med tanke på Newtons andra lag är skriven så här:

Där ∇ symboliserar Laplaciansk operatör, som kan uttryckas enligt följande i rektangulära koordinater:

Kan tjäna dig: Poisson -koefficient: koefficient, formler, värden, exempel

I föregående ekvation, eller Det är vågfunktionen som beror på de tre rymdkoordinaterna x, och och z Mer tid t: u = u (x, y, z, t). Förutom v Det är störningshastigheten. Vågekvationen kan höjas i andra koordinatsystem beroende på den nödvändiga geometri.

För att hitta lösningen på ekvationen överensstämmer detta med villkoren för problemet, där geometrien till exempel avgränsas och miljöns egenskaper upprättas genom vilka störningen flyttas.

Det finns många typer av ytliga vågor, till exempel:

-Gravitationsvågor (Tyngdkraftsvågor) Som de oceaniska vågorna som beskrivs i början, där tyngdkraften ger en återställande kraft som tillåter tvärgående rörelse.

-De ytliga vågorna i ett damm, här är ytspänningen i vattnet som utövar som en återställande kraft.

-De ytliga elastiska vågorna som rör sig på jordens yta under en jordbävning.

-Elektromagnetiska vågor, som trots att de är tvärgående, kan styras ordentligt för att röra sig på en yta.

-Vissa typer av vågor som förekommer på strängarna på en gitarr när strängarna pressas hårt.

Ytliga elastiska vågor på jordens yta

Figur 3. Ytlig våg på jordens yta. Partiklarnas rörelse är en kombination av tvärgående och longitudinella förskjutningar. Källa: Giambattista, a. 2010. Fysik. 2: a. Utgåva. McGraw Hill.

När vi löser vågekvationen motsvarar lösningarna, som vi har sagt, olika typer av vågor. När störningen rör sig i ett fast medium såsom jordskorpan är det möjligt att göra några antaganden om detta som förenklar processen.

Därför anses det att mediet är helt elastisk, homogen och isotropisk, vilket innebär att dess egenskaper är desamma oavsett position eller adress.

Med detta i åtanke motsvarar två av vågekvationslösningarna i ett elastiskt medium ytliga vågor:

Det kan tjäna dig: Boron Nitride (BN): Struktur, egenskaper, erhållning, användning

-Rayleight Waves, namngivna för att hedra Lord Rayleight (1842-1919), den brittiska fysikern som beskrev dem först.

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

I seismiska kallas dessa vågor vågor l, För att skilja dem från P -vågor och S -vågor, båda betraktade volymvågor (Kroppsvågor) att de också är en lösning av vågekvationen med villkoren som beskrivs ovan. P vågor är längsgående och s vågor är tvärgående.

Exempel på ytliga vågor

Rayleight Waves

I en Rayleight -våg vibrerar vågfrontpartiklar i det vertikala planet, därför sägs det att de är vertikalt polariserade. Partiklarna rör sig som beskriver en ellips, till skillnad från vågorna på ytan av havet, vars rörelse är cirkulär, som anges i början (även om de är nära kusten är de ganska elliptiska).

Ellipsens huvudaxel är vertikal och den mindre axeln följer förökningsriktningen, vilket kan ses i figuren. Där varnas också att rörelsen är retrograd, det vill säga det görs i motsats till klocknålarna.

Figur 4. Rayleight Wave. Källa: Lowrie, W. 2007. Grundläggande geofysik. 2: a. Utgåva. Cambridge University Press.

En annan viktig skillnad med vattenvågor är att Rayleight -vågor bara kan spridas i fasta medier, eftersom det finns en skjuvkraft som inte förekommer i vätskor.

Amplituden för förskjutningen av partiklarna minskar exponentiellt med djupet, eftersom vågen är begränsad till ytan, även om det är en jordbävning av stor intensitet, vågorna kan vända runt jorden flera gånger innan de bleknar helt.

Kan tjäna dig: Translationell balans: beslutsamhet, applikationer, exempel

Älskar vågor

I kärleksvågor är partiklarna horisontellt polariserade och har en stor rörelseamplitud parallellt med ytan. De rör sig med en något lägre hastighet än Rayleight -vågor, även om hastigheten i denna typ av våg beror på våglängden (spridande våg).

För att dessa vågor ska spridas i mitten. Liksom Rayleight -vågor kan kärleksvågor som produceras under en jordbävning återlämna jorden flera gånger innan de sprider sin energi.

Figur 5. Älskar vågor. Källa: Wikimedia Commons. Nicoguaro [CC av 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/4.0)]

Markrulle

Det är vanligt att hitta denna variant av Rayleights vågor, kallad Markrulle, I seismiska utforskningsregister. Det betraktas som buller och du måste undvika det, för på grund av dess stora bredd, ibland reflektioner som ska ses Masca.

Oceaniska vågor

På stort djup är havsvågor longitudinella vågor, som ljud. Detta innebär att dess förökningsadress är densamma som riktningen i vilken partiklarna vibrerar.

Vågen, nära ytan, har emellertid både längsgående och tvärgående komponenter, vilket får partiklarna att beskriva en nästan cirkulär bana (se figur 2 till höger).

Figur 6. Havets vågor är ytliga vågor. Källa: Pixabay.

Referenser

  1. Figueroa, D. 2005. Vågor och kvantfysik. Fysisk serie för vetenskap och teknik. Redigerad av D. Figueroa.
  2. Giambattista, a. 2010. Fysik. McGraw Hill.
  3. Lowrie, w. 2007. Grundläggande geofysik. 2: a. Utgåva. Cambridge University Press.
  4. Wikipedia. Älskar vågor. Återhämtad från: är.Wikipedia.org.
  5. Wikipedia. Rayleight Waves. Återhämtad från: är.Wikipedia.org.
  6. Wikipedia. Ytvågor. Hämtad från: i.Wikipedia.org.