Oppervlaktegolven, soorten en voorbeelden

De oppervlakkige golven Het zijn die waarin de vibrerende deeltjes twee -dimensionale beweging hebben, zoals de golven die optreden wanneer een steen in een vijver of een meer valt.

Dit type golf wordt geproduceerd in het grensvlak tussen twee verschillende middelen, zoals oceaan en lucht, of tussen het oppervlak van de aarde en de lucht. Dit zijn golven waarin de deeltjes transversale verplaatsingen ervaren in combinatie met longitudinaal, dat wil zeggen twee -dimensionaal.

Figuur 1. Oppervlakkige golven in een vijver. Bron: Pixabay.

Water deeltjes op het oceanische oppervlak - golven - bewegen bijvoorbeeld om cirkelvormige trajecten te beschrijven. Bij het breken van de golven aan de kust overheersen longitudinale verplaatsingen en dat is de reden waarom algen of een stuk hout dat zachtjes van voor naar achteren zweeft.

Op het aardoppervlak bewegen golven ook analoog naar de golven van de zee. Ze reizen met een lagere snelheid dan golven die intern door het terrestrische volume gaan, maar kunnen gemakkelijker resonantie in gebouwen uitlokken.

Aangezien golven trillingen produceren en energie -energie produceren, hebben de destructieve effecten tijdens aardbevingen.

Figuur 2. Oppervlaktegolven in de oceaan. Waterdeeltjes bewegen in een schema wanneer de beweging van de golf van links naar rechts is. Op het hoogste punt staan ​​ze op de golfkam, terwijl het laagste punt kanaal wordt genoemd. Bron van de linker figuur: F. Zapata. Bron van de juiste figuur: Giambattista, een. 2010. Natuurkunde. 2e. Editie. McGraw Hill.

[TOC]

Soorten oppervlakkige golven

Elk type golf, al dan niet oppervlakkig, is een oplossing van de golfvergelijking, die van toepassing is op bijna elk type golvende beweging, niet alleen mechanisch, zoals de beschreven voorbeelden, maar ook van elektromagnetische golven, die een ander type zijn golven, omdat ze transversaal zijn.

De golfvergelijking, die wordt verkregen gezien de tweede wet van Newton is als volgt geschreven:

Waar ∇ symboliseert Laplacian -operator, die als volgt kan worden uitgedrukt in rechthoekige coördinaten:

Kan u van dienst zijn: Poisson Coëfficiënt: coëfficiënt, formules, waarden, voorbeelden

In de vorige vergelijking, of Het is de golffunctie die afhankelijk is van de drie ruimtecoördinaten X, En En Z Meer tijd T: u = u (x, y, z, t). Daarnaast v Het is de snelheid van verstoring. De golfvergelijking kan worden verhoogd in andere coördinatensystemen, afhankelijk van de vereiste geometrie.

Om de oplossing van de vergelijking te vinden, voldoet dit aan de voorwaarden van het probleem, waarin bijvoorbeeld de geometrie is afgebakend en de eigenschappen van de omgeving worden vastgesteld waardoor de verstoring wordt verplaatst.

Er zijn veel soorten oppervlakkige golven, zoals:

-Zwaartekrachtgolven (Zwaartekrachtgolven) Zoals de oceanische golven die in het begin worden beschreven, waarin zwaartekracht een herstellende kracht biedt die de transversale beweging mogelijk maakt.

-De oppervlakkige golven in een vijver, hier is de oppervlaktespanning van het water dat zich uitoefent als een herstelkracht.

-De oppervlakkige elastische golven die zich tijdens een aardbeving op het aardoppervlak bewegen.

-Elektromagnetische golven, die ondanks het feit dat ze dwars zijn, kunnen goed worden geleid om op een oppervlak te bewegen.

-Sommige soorten golven die zich voordoen op de snaren van een gitaar wanneer de snaren hard worden gedrukt.

Oppervlakkige elastische golven op het aardoppervlak

figuur 3. Oppervlakkige golf op het aardoppervlak. De beweging van de deeltjes is een combinatie van transversale en longitudinale verplaatsingen. Bron: Giambattista, een. 2010. Natuurkunde. 2e. Editie. McGraw Hill.

Bij het oplossen van de golfvergelijking komen de oplossingen, zoals we hebben gezegd, overeen met verschillende soorten golven. Wanneer de verstoring beweegt in een vast medium zoals de korst van de aarde, is het mogelijk om hierover enkele veronderstellingen te maken die het proces vereenvoudigen.

Daarom wordt geacht dat het medium is perfect elastisch, homogeen En isotropisch, wat betekent dat de eigenschappen hetzelfde zijn, ongeacht de positie of het adres.

Met dit in gedachten komen twee van de golfvergelijkingsoplossingen in een elastisch medium overeen met oppervlakkige golven:

Het kan u van dienst zijn: BORON NITRIDE (BN): structuur, eigenschappen, verkrijgen, gebruik

-Rayleight Waves, genoemd ter ere van Lord Rayleight (1842-1919), de Britse fysicus die ze eerst beschreef.

-Love Waves, door Augustus Love, British Geophysical and Mathematic.

In seismisch worden deze golven genoemd golven l, om ze te onderscheiden van de P -golven en S -golven, beide beschouwd als volumegolven (Lichaamsgolven) dat ze ook een oplossing zijn van de golfvergelijking met de hierboven beschreven voorwaarden. P -golven zijn longitudinaal en S -golven zijn transversaal.

Voorbeelden van oppervlakkige golven

Rayleight -golven

In een rayleight -golf trillen golvendeeltjes in het verticale vlak, daarom wordt gezegd dat ze verticaal gepolariseerd zijn. De deeltjes bewegen die een ellips beschrijven, in tegenstelling tot de golven op het oppervlak van de oceaan, waarvan de beweging cirkelvormig is, zoals in het begin vermeld (hoewel ze nabij de kust nogal elliptisch zijn).

De belangrijkste as van de ellips is verticaal en de kleine as volgt de voortplantingsrichting, zoals te zien is in de figuur. Daar wordt ook gewaarschuwd dat de beweging retrograde is, dat wil zeggen, het wordt gedaan in tegenstelling tot de kloknaalden.

Figuur 4. Rayleight Wave. Bron: Lowrie, W. 2007. Fundamentele geofysica. 2e. Editie. Cambridge University Press.

Een ander belangrijk verschil met watergolven is dat rayleight -golven zich alleen in vaste media kunnen verspreiden, omdat er een afschuifkracht is die niet in vloeistoffen opkomt.

De amplitude van de verplaatsing van de deeltjes neemt exponentieel af met de diepte, omdat de golf beperkt is tot het oppervlak, hoewel het een aardbeving van grote intensiteit is, kunnen de golven meerdere keren om de aarde draaien voordat ze volledig vervagen.

Kan u van dienst zijn: translationele balans: bepaling, toepassingen, voorbeelden

Love Waves

In liefdesgolven zijn de deeltjes horizontaal gepolariseerd en hebben een grote bewegingsamplitude parallel aan het oppervlak. Ze bewegen met een iets lagere snelheid dan rayleight -golven, hoewel de snelheid in dit type golf afhankelijk is van de golflengte (dispersieve golf).

Voor deze golven om zich in het midden te verspreiden. Net als Rayleight -golven, kunnen liefdesgolven die tijdens een aardbeving worden geproduceerd, de aarde meerdere keren terugkeren voordat ze hun energie verspreiden.

Figuur 5. Love Waves. Bron: Wikimedia Commons. Nicoguaro [CC door 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/4.0)]

Grondrol

Het is gebruikelijk om deze variant van Rayleight's Waves te vinden, genaamd Grondrol, In seismische verkenningsrecords. Het wordt als geluid beschouwd en je moet het vermijden, want vanwege de grote breedte, soms de reflecties om te zien masca.

Oceaangolven

Op grote diepte zijn oceaangolven longitudinale golven, zoals geluid. Dit betekent dat het voortplantingsadres hetzelfde is als de richting waarin de deeltjes trillen.

De golf, nabij het oppervlak, heeft echter zowel longitudinale als transversale componenten, waardoor de deeltjes een bijna cirkelvormig traject beschrijven (zie figuur 2 rechts).

Figuur 6. De golven van de zee zijn oppervlakkige golven. Bron: Pixabay.

Referenties

1. Figueroa, D. 2005. Golven en kwantumfysica. Fysieke serie voor wetenschap en engineering. Bewerkt door D. Figueroa.
2. Giambattista, een. 2010. Natuurkunde. McGraw Hill.
3. Lowrie, W. 2007. Fundamentele geofysica. 2e. Editie. Cambridge University Press.
4. Wikipedia. Love Waves. Hersteld van: is.Wikipedia.borg.
5. Wikipedia. Rayleight -golven. Hersteld van: is.Wikipedia.borg.
6. Wikipedia. Oppervlaktegolven. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg.