Povrchové vlny, typy a príklady

Ten povrchové vlny Sú to tie, v ktorých majú vibračné častice dva rozmerové pohyby, napríklad vlny, ktoré sa vyskytujú, keď kameň spadne do rybníka alebo jazera.

Tento typ vlny sa vytvára v rozhraní medzi dvoma rôznymi prostriedkami, ako je oceán a vzduch, alebo medzi povrchom Zeme a vzduchu. Toto sú vlny, v ktorých častice zažívajú priečne posuny v kombinácii s pozdĺžnym, to znamená dvojrozmerné.

postava 1. Povrchové vlny v rybníku. Zdroj: Pixabay.

Napríklad častice vody na oceánskom povrchu - vlny - pohyb opisujúci kruhový trajektória. Pri lámaní vĺn na brehu prevládajú pozdĺžne posuny.

Na povrchu Zeme sa vlny tiež pohybujú analogické s morskými vlnami. Cestujú sa nižšou rýchlosťou ako vlny, ktoré sa interne pohybujú s pozemským objemom, ale sú schopní ľahšie vyvolať rezonanciu v budovách.

Pretože vlny produkujú vibrácie a transportnú energiu, majú počas zemetrasení deštruktívne účinky.

Obrázok 2. Povrchové vlny v oceáne. Častice vody sa pohybujú v harmonograme, keď je pohyb vlny zľava doprava. V najvyššom bode sú na vlnovom hrebere, zatiaľ čo najnižší bod sa nazýva kanál. Zdroj ľavého obrázku: f. Zapata. Zdroj správnej postavy: Giambattista, a. 2010. Fyzika. Druhý. Vydanie. McGraw Hill.

[TOC]

Typy povrchových vĺn

Akýkoľvek typ vlny, či už je povrchný alebo nie vlny, pretože sú priečne.

Vlnová rovnica, ktorá sa získava vzhľadom na Newtonov druhý zákon, je napísaná takto:

Kde ∇ symbolizuje Laplacian, ktoré je možné vyjadriť nasledovne v obdĺžnikových súradniciach:

Môže vám slúžiť: Poisson Coeficient: Koeficient, vzorce, hodnoty, príklady

V predchádzajúcej rovnici, alebo Je to vlnová funkcia, ktorá závisí od troch súradníc priestoru X, a a z Viac času tón: u = u (x, y, z, t). Okrem vložka Je to rýchlosť narušenia. Vlnová rovnica je možné zvýšiť v iných súradnicových systémoch v závislosti od požadovanej geometrie.

Na nájdenie riešenia rovnice to vyhovuje podmienkam problému, v ktorých je geometria vymedzená a vlastnosti prostredia sa stanovia, prostredníctvom ktorých sa narušenie pohybuje.

Existuje veľa typov povrchových vĺn, napríklad:

-Gravitačné vlny (Gravitačné vlny) Ako oceánske vlny opísané na začiatku, v ktorej gravitácia poskytuje restoratívnu silu, ktorá umožňuje priečny pohyb.

-Povrchové vlny v rybníku, tu je povrchové napätie vody, ktoré pôsobí ako restoratívna sila.

-Povrchové elastické vlny, ktoré sa pohybujú na povrchu Zeme počas zemetrasenia.

-Elektromagnetické vlny, ktoré môžu byť napriek priečnemu riadené, aby sa pohybovali na povrchu.

-Niektoré typy vĺn, ktoré sa vyskytujú na reťazcoch gitary, keď sú reťazce tvrdé.

Povrchné elastické vlny na zemskom povrchu

Obrázok 3. Povrchová vlna na zemskom povrchu. Pohyb častíc je kombináciou priečnych a pozdĺžnych posunov. Zdroj: Giambattista, a. 2010. Fyzika. Druhý. Vydanie. McGraw Hill.

Pri riešení rovnice vlny zodpovedajú roztoku, ako sme už povedali, rôzne typy vĺn. Keď sa rušenie pohybuje v pevnom médiu, ako je napríklad zemská kôra, je možné urobiť niekoľko predpokladov, ktoré tento proces zjednodušujú.

Preto sa predpokladá, že médium je dokonale elastický, homogénny a izotropný, čo znamená, že jeho vlastnosti sú rovnaké bez ohľadu na polohu alebo adresu.

S týmto vedomím, dve z roztokov vlny v elastickom médiu zodpovedajú povrchným vlnám:

Môže vám slúžiť: bór nitrid (BN): štruktúra, vlastnosti, získanie, použitia

-Rayleight Waves, pomenovaný na počesť lorda Rayleighta (1842-1919), britského fyzika, ktorý ich najskôr opísal.

-Láska vlny, Augustus Love, British Geofyzikálna a matematická.

V seizmickom sa tieto vlny nazývajú vlny l, na ich odlíšenie od vlny P a S vlny, obidve sa považujú za objemové vlny (Telesné vlny), že sú tiež riešením vlnovej rovnice s vyššie uvedenými podmienkami. P vlny sú pozdĺžne a S vlny sú priečne.

Príklady povrchových vĺn

Vlny

Vo vlne Rayleight sa vo zvislej rovine vibrujú častice vlny, a preto sa hovorí, že sú vertikálne polarizované. Častice popisujúce elipsu, na rozdiel od vĺn na povrchu oceánu, ktorého pohyb je kruhový, ako je uvedené na začiatku (hoci blízko pobrežia sú skôr eliptické).

Hlavná os elipsy je zvislá a menšia os sleduje smer šírenia, ako je vidieť na obrázku. Tam je tiež varovaný, že pohyb je retrográdny, to znamená, že sa to robí v rozpore s ihlami pre hodiny.

Obrázok 4. Vlna Rayleight. Zdroj: Lowrie, W. 2007. Základná geofyzika. Druhý. Vydanie. Cambridge University Press.

Ďalším dôležitým rozdielom s vodnými vlnami je to, že vlny Rayleight sa môžu šíriť iba v tuhých médiách, pretože existuje šmyková sila, ktorá sa nevyskytuje v kvapalinách.

Amplitúda posunu častíc exponenciálne znižuje s hĺbkou, pretože vlna je obmedzená na povrch, hoci je to zemetrasenie veľkej intenzity, vlny sa môžu niekoľkokrát otočiť okolo Zeme skôr, ako sa úplne zmizne.

Môže vám slúžiť: translačná rovnováha: určenie, aplikácie, príklady

Láska vlny

V láske vlny Častice sú horizontálne polarizované a majú veľkú amplitúdu pohybu rovnobežne s povrchom. Pohybujú sa mierne nižšou rýchlosťou ako Rayleight Waves, aj keď rýchlosť v tomto type vlny závisí od vlnovej dĺžky (disperzná vlna).

Aby sa tieto vlny šírili uprostred. Rovnako ako vlny Rayleight, aj vlny lásky vyrobené počas zemetrasenia môžu Zem niekoľkokrát vrátiť pred rozptýlením svojej energie.

Obrázok 5. Láska vlny. Zdroj: Wikimedia Commons. Nicoguaro [CC po 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/4.0)]

Mletý

Je bežné nájsť tento variant Rayleightových vĺn, nazývaný Mletý, V záznamoch seizmického prieskumu. Považuje sa za hluk a musíte sa mu vyhnúť, pretože kvôli svojej veľkej šírke, niekedy aj odrazy, ktoré treba vidieť riasu.

Oceánske vlny

Vo veľkej hĺbke sú oceánske vlny pozdĺžne vlny, napríklad zvuk. To znamená, že jeho šírenie je rovnaká ako smer, v ktorom vibrujú častice.

Vlna, blízko povrchu, má však pozdĺžnu aj priečnu zložky, čo spôsobuje, že častice opisujú takmer kruhovú trajektóriu (pozri obrázok 2 vpravo).

Obrázok 6. Vlny mora sú povrchové vlny. Zdroj: Pixabay.

Odkazy

1. Figueroa, D. 2005. Vlny a kvantová fyzika. Fyzická séria pre vedu a inžinierstvo. Upravil d. Figueroa.
2. Giambattista, a. 2010. Fyzika. McGraw Hill.
3. Lowrie, W. 2007. Základná geofyzika. Druhý. Vydanie. Cambridge University Press.
4. Wikipedia. Láska vlny. Obnovené z: je.Wikipedia.orgán.
5. Wikipedia. Vlny. Obnovené z: je.Wikipedia.orgán.
6. Wikipedia. Povrchové vlny. Zdroj: In.Wikipedia.orgán.