Pinta -aallot, tyypit ja esimerkit

Se pinnalliset aallot Ne ovat niitä, joissa värähtelevillä hiukkasilla on kaksi dimensionaalista liikettä, kuten aallot, jotka tapahtuvat, kun kivi putoaa lampiin tai järvelle.

Tämän tyyppistä aaltoa tuotetaan rajapinnalla kahden eri keinon, kuten valtameren ja ilman tai maan pinnan välillä. Nämä ovat aaltoja, joissa hiukkaset kokevat poikittaisia ​​siirtymiä yhdistettynä pitkittäisellä, ts. Kaksi dimensionaalisesti.

Kuvio 1. Pinnalliset aallot lampissa. Lähde: Pixabay.

Esimerkiksi vesihiukkaset valtameren pinnalla - aallot - liikkuvat kuvaamalla pyöreitä ratoja. Kun rikkovat aaltoja rannalla, pitkittäiset siirtymät ovat vallitsevia ja siksi levät tai puupalan, joka kelluu kevyesti edestä taaksepäin.

Maan pinnalla aallot liikuttavat myös analogisia meren aaltoja. Ne kulkevat pienemmällä nopeudella kuin aallot, jotka liikkuvat sisäisesti maanpäällisen määrän läpi, mutta kykenevät provosoivan resonanssia rakennuksissa helpommin.

Koska aallot tuottavat värähtelyjä ja kuljetusenergiaa, on tuhoavia vaikutuksia maanjäristysten aikana.

Kuva 2. Pinta -aallot meressä. Vesihiukkaset liikkuvat aikataulussa, kun aallon liike on vasemmalta oikealle. Korkeimmassa pisteessä he ovat aaltoharjassa, kun taas alhaisin piste on nimeltään kanava. Vasemman kuvan lähde: f. Zapata. Oikean kuvan lähde: Giambattista, a. 2010. Fysiikka. Toinen. Painos. McGraw Hill.

[TOC]

Pinta -aaltojen tyypit

Minkä tahansa tyyppinen aalto, riippumatta siitä, onko pinnallinen vai ei aaltoyhtälön ratkaisu, joka koskee melkein minkä tahansa tyyppistä aaltoilevaa liikettä, paitsi mekaanista, kuten kuvattuja esimerkkejä, myös sähkömagneettisia aaltoja, jotka ovat erityyppisiä aallot, koska ne ovat poikittaisia.

Aaltoyhtälö, joka saadaan ottaen huomioon Newtonin toinen laki on kirjoitettu näin:

Missä ∇ symboloi Laplacian -operaattori, joka voidaan ilmaista seuraavasti suorakulmaisissa koordinaateissa:

Voi palvella sinua: Poisson -kerroin: Kerroin, kaavat, arvot, esimerkit

Edellisessä yhtälössä, tai Aaltofunktio riippuu kolmesta avaruuskoordinaatista x, ja ja z -z Enemmän aikaa t- u = u (x, y, z, t). sitä paitsi v Se on häiriöiden nopeus. Aaltoyhtälö voidaan nostaa muissa koordinaattijärjestelmissä vaaditusta geometriasta riippuen.

Yhtälön ratkaisun löytämiseksi tämä vastaa ongelman olosuhteita, joissa esimerkiksi geometria on rajattu ja ympäristön ominaisuudet vahvistetaan, jonka kautta häiriöt siirretään.

Pinta -aaltoja on monen tyyppisiä, kuten:

-Gravitaatioaalto (Painovoima -aallot) Kuten alussa kuvatut valtameren aallot, joissa painovoima tarjoaa korjaavan voiman, joka mahdollistaa poikittaisen liikkeen.

-Lammen pinnalliset aallot, tässä on veden pintajännitys, joka kohdistuu palauttavana voimana.

-Maan pinnalla liikkuvat pinnalliset joustavat aallot maanjäristyksen aikana.

-Sähkömagneettiset aallot, jotka ovat poikittaisia, voidaan ohjata oikein liikkumaan pinnalla.

-Joitakin tyyppisiä aaltoja, joita esiintyy kitaran jousilla, kun jouset painetaan kovasti.

Pinnalliset joustavat aallot maan pinnalla

Kuva 3. Pinnallinen aalto maan pinnalla. Hiukkasten liike on yhdistelmä poikittaista ja pitkittäisjälkeitä. Lähde: Giambattista, a. 2010. Fysiikka. Toinen. Painos. McGraw Hill.

Kun ratkaistaan ​​aaltoyhtälöä, ratkaisut, kuten olemme sanoneet, vastaavat erityyppisiä aaltoja. Kun häiriö liikkuu kiinteässä väliaineessa, kuten maapallon kuoressa, on mahdollista tehdä joitain oletuksia tästä, jotka yksinkertaistavat prosessia.

Siksi katsotaan, että väliaine on täysin joustava, homogeeninen ja isotrooppinen, mikä tarkoittaa, että sen ominaisuudet ovat samat sijainnista tai osoitteesta riippumatta.

Tätä silmällä pitäen kaksi aaltoyhtälöratkaisua joustavassa väliaineessa vastaa pinnallisia aaltoja:

Se voi palvella sinua: boorinitride (BN): rakenne, ominaisuudet, hankkiminen, käyttö

-Rayleight Waves, nimeltään Lord Rayleightin (1842-1919), brittiläinen fyysikko, joka kuvasi heitä ensin.

-Rakkausaallot, kirjoittanut Augustus Love, brittiläinen geofysikaalinen ja matemaattinen.

Seismisessä aaltoja kutsutaan aallot l, Erottaa ne P -aaltojen ja S -aaltojen perusteella, molemmat pidettiin tilavuusaallona (Vartaloaalto), että ne ovat myös aaltoyhtälön ratkaisu edellä kuvattujen olosuhteiden kanssa. P -aallot ovat pitkittäisiä ja S -aallot ovat poikittaisia.

Esimerkkejä pinnallisista aaltoista

Rayleight -aallot

Rayleight -aaltossa aaltofrontihiukkaset värähtelevät pystysuorassa tasossa, siksi sanotaan, että ne ovat pystysuoraan polarisoituneita. Hiukkaset liikkuvat ellipsistä, toisin kuin valtameren pinnalla olevat aallot, joiden liike on pyöreä, kuten alussa todettiin (vaikka rannikon lähellä ne ovat melko elliptisiä).

Ellipsin pääakseli on pystysuora ja vähäinen akseli noudattaa etenemissuuntaa, kuten kuvassa voidaan nähdä. Siellä on myös varoitettu, että liike on taaksepäin, ts. Se tehdään kellojen neulojen vastaisesti.

Kuva 4. Rauta -aalto. Lähde: Lowrie, W. 2007. Perustavanlaatuinen geofysiikka. Toinen. Painos. Cambridge University Press.

Toinen tärkeä ero vesiaalloilla on, että Rayleight -aallot voivat levitä vain kiinteissä väliaineissa, koska on olemassa leikkausvoima, jota ei esiinny nesteissä.

Hiukkasten siirtymisen amplitudi vähenee eksponentiaalisesti syvyyden kanssa, koska aalto rajoittuu pintaan, vaikka se on suuren voimakkuuden maanjäristys, aallot voivat kääntyä maan ympäri useita kertoja ennen häipyä kokonaan kokonaan.

Voi palvella sinua: Translaatiotasapaino: Määritys, sovellukset, esimerkit

Rakkausaallot

Rakkausaallot hiukkaset ovat vaakasuorassa polarisoituneita ja niillä on suuri liikkumisen amplitudi pinnan yhdensuuntainen. Ne liikkuvat hiukan pienemmällä nopeudella kuin Rayleight -aallot, vaikka nopeus tämän tyyppisissä aaltoissa riippuu aallonpituudesta (dispergoiva aalto).

Jotta nämä aallot leviävät keskelle. Kuten Rayleight -aallot, maanjäristyksen aikana tuotetut rakkausaalat voivat palauttaa maan useita kertoja ennen niiden energian leviämistä.

Kuva 5. Rakkausaallot. Lähde: Wikimedia Commons. Nicoguaro [CC 4: llä.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/4.0)]

Maalata

On yleistä löytää tämä variantti Rayleightin aalloista, nimeltään Maalata, Seismisissä etsintätiedoissa. Sitä pidetään melussa, ja sinun on vältettävä sitä, koska sen suuren leveyden vuoksi heijastukset näkevät mascaa.

Valtameriaalto

Suurella syvyydellä valtameren aallot ovat pitkittäisiä aaltoja, kuten ääni. Tämä tarkoittaa, että sen etenemisosoite on sama kuin suunta, johon hiukkaset värähtelevät.

Aaltolla, lähellä pintaa, on kuitenkin sekä pitkittäis- että poikittaiskomponentit, mikä aiheuttaa hiukkasten kuvaamaan melkein pyöreää rataa (katso kuva 2 oikea).

Kuva 6. Meren aallot ovat pinnallisia aaltoja. Lähde: Pixabay.

Viitteet

1. Figueroa, D. 2005. Aallot ja kvanttifysiikka. Fyysinen sarja tiedettä ja tekniikkaa. Toimittanut D. Figueroa.
2. Giambattista, a. 2010. Fysiikka. McGraw Hill.
3. Lowrie, W. 2007. Perustavanlaatuinen geofysiikka. Toinen. Painos. Cambridge University Press.
4. Wikipedia. Rakkausaallot. Palautettu: on.Wikipedia.org.
5. Wikipedia. Rayleight -aallot. Palautettu: on.Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Pinta -aallot. Haettu: vuonna.Wikipedia.org.