Površinski valovi, vrste in primeri

The površinski valovi So tisti, v katerih vibrirajoči delci imajo dve dimenzionalni gibanje, na primer valovi, ki se pojavijo, ko se kamni.

Ta vrsta vala nastaja v vmesniku med dvema različnima sredstvima, kot sta ocean in zrak, ali med površino zemlje in zraka. To so valovi, v katerih delci doživljajo prečne premike v kombinaciji z vzdolžnimi, torej dvema dimenzionalnima.

Slika 1. Površinski valovi v ribniku. Vir: Pixabay.

Na primer, vodni delci na oceanski površini - valovi - premikajte, da opišejo krožne usmeritve. Pri lomljenju valov na obali prevladujejo vzdolžni premiki in zato alge ali kos lesa, ki se nežno premika od spredaj do zadaj.

Na površini Zemlje se valovi premikajo tudi analogne valovom morja. Potujejo z nižjo hitrostjo kot valovi, ki se notranje premikajo skozi kopensko količino, vendar so sposobni lažje izzvati odmev v stavbah.

Ker valovi proizvajajo vibracije in transportno energijo, imajo uničevalne učinke med potresi.

Slika 2. Površinski valovi v oceanu. Vodni delci se premikajo v urniku, ko je gibanje vala od leve proti desni. Na najvišji točki so na valostnem grebenu, medtem ko se najnižja točka imenuje kanal. Vir leve številke: f. Zapata. Vir prave figure: Giambattista, a. 2010. Fizika. 2. mesto. Izdaja. McGraw Hill.

[TOC]

Vrste površinskih valov

Vsaka vrsta vala, ne glede na to, ali je površinski ali ne, je rešitev valovne enačbe, ki velja za skoraj katero koli vrsto valovitega gibanja, ne le mehanske, kot so opisani primeri, ampak tudi za elektromagnetne valove, ki so drugačna vrsta tega valovi, saj so prečni.

Enačba valov, ki je pridobljena glede na Newtonov drugi zakon, je napisana tako:

Kjer ∇ simbolizira Laplacijanski operater, ki se lahko v pravokotnih koordinatah izrazijo na naslednji način:

Lahko vam služi: Poissonov koeficient: koeficient, formule, vrednosti, primeri

V prejšnji enačbi, ali To je valovna funkcija, ki je odvisna od treh koordinat vesolja x, in in z Več časa t: u = u (x, y, z, t). Poleg tega v To je hitrost motenj. Enačba valov se lahko dvigne v drugih koordinatnih sistemih, odvisno od zahtevane geometrije.

Če želite najti rešitev enačbe, je to v skladu s pogoji problema, v katerem je na primer geometrija razmejena in se vzpostavi lastnosti okolja.

Obstaja veliko vrst površnih valov, kot so:

-Gravitacijski valovi (Gravitacijski valovi), Kot so na začetku opisani oceanski valovi, v katerem gravitacija zagotavlja restavratorsko silo, ki omogoča prehodno gibanje.

-Površinski valovi v ribniku, tukaj je površinska napetost vode, ki deluje kot restavratorska sila.

-Površni elastični valovi, ki se premikajo po površini zemlje med potresom.

-Elektromagnetni valovi, ki se kljub prečnemu delu lahko pravilno usmerijo na površino.

-Nekatere vrste valov, ki se pojavijo na strunah kitare, ko se strune močno pritisnete.

Površinski elastični valovi na zemeljski površini

Slika 3. Površinski val na zemeljski površini. Gibanje delcev je kombinacija prečnih in vzdolžnih premikov. Vir: Giambattista, a. 2010. Fizika. 2. mesto. Izdaja. McGraw Hill.

Pri reševanju valovne enačbe rešitve, kot smo rekli, ustrezajo različnim vrstam valov. Ko se motnja premakne v trdnem mediju, kot je zemeljska skorja, je mogoče o tem narediti nekaj predpostavk, ki poenostavijo postopek.

Zato velja, da je medij Popolnoma elastičen, homogeno in izotropno, kar pomeni, da so njegove lastnosti enake ne glede na položaj ali naslov.

S tem v mislih dve rešitvi za enačbo valov v elastičnem mediju ustrezajo površnim valovom:

Lahko vam služi: bonski nitrid (BN): struktura, lastnosti, pridobivanje, uporabe

-Rayleight Waves, imenovan v čast lorda Rayleight (1842-1919), britanskega fizika, ki jih je najprej opisal.

-Ljubezenski valovi, avtor Augustus Love, britanska geofizična in matematična.

V seizmiki se imenujejo ti valovi valovi l, da bi jih razlikovali od p valov in s valov, oba sta veljala za volumske valove (Telesni valovi) da so tudi rešitev enačbe valov s pogoji, opisanimi zgoraj. P valovi so vzdolžni in S valovi so prečni.

Primeri površnih valov

Rayleight valovi

V valu Rayleight delci valovne fronte vibrirajo v navpični ravnini, zato se reče, da so navpično polarizirani. Delci premikajo, ki opisujejo elipso, za razliko od valov na površini oceana, katerih gibanje je krožno, kot je navedeno na začetku (čeprav so blizu obale, so precej eliptični).

Glavna os elipse je navpična in manjša os sledi smer širjenja, kot je razvidno iz slike. Tam je tudi opozorjeno, da je gibanje retrogradno, to je v nasprotju z iglami.

Slika 4. Rayleight val. Vir: Lowrie, w. 2007. Temeljna geofizika. 2. mesto. Izdaja. Cambridge University Press.

Druga pomembna razlika pri vodnih valovih je, da se valovi Rayleight lahko širijo le v trdnih medijih, saj obstaja strižna sila, ki se ne pojavlja v tekočinah.

Amplituda premika delcev se z globino eksponentno zmanjšuje, saj je val omejen na površino, čeprav gre.

Vam lahko služi: translacijsko ravnovesje: odločitev, aplikacije, primeri

Ljubezenski valovi

V ljubezenskih valovih so delci vodoravno polarizirani in imajo veliko amplitudo gibanja vzporedno s površino. Premikajo se z nekoliko nižjo hitrostjo kot Rayleight valovi, čeprav je hitrost pri tej vrsti vala odvisna od valovne dolžine (disperzivni val).

Da se ti valovi širijo na sredini. Tako kot Rayleight valovi lahko tudi ljubezenski valovi, proizvedeni med potresom.

Slika 5. Ljubezenski valovi. Vir: Wikimedia Commons. Nicoguaro [cc by 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by/4.0)]

Zemeljski zvitek

Običajno je najti to varianto Rayleight -ovih valov, imenovanih Zemeljski zvitek, V zapisih o seizmičnem raziskovanju. Velja za hrup in se mu moraš izogniti, saj zaradi njegove velike širine včasih odseve, ki jih je treba videti.

Oceanski valovi

V veliki globini so oceanski valovi vzdolžni valovi, kot je zvok. To pomeni, da je njen razmnoževalni naslov enak smeri, v kateri delci vibrirajo.

Vendar ima val, blizu površine, vzdolžne in prečne komponente, zaradi česar delci opišejo skoraj krožno usmeritev (glej sliko 2 desno).

Slika 6. Morje valovi so površni valovi. Vir: Pixabay.

Reference

1. Figueroa, d. 2005. Valovi in ​​kvantna fizika. Fizične serije za znanost in inženiring. Uredil d. Figueroa.
2. Giambattista, a. 2010. Fizika. McGraw Hill.
3. Lowrie, w. 2007. Temeljna geofizika. 2. mesto. Izdaja. Cambridge University Press.
4. Wikipedija. Ljubezenski valovi. Okrevano od: je.Wikipedija.org.
5. Wikipedija. Rayleight valovi. Okrevano od: je.Wikipedija.org.
6. Wikipedija. Površinski valovi. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org.