unde de suprafață sunt cele în care particulele vibrante au mișcare în două dimensiuni, cum ar fi undele care sunt produse atunci când o piatră cade într-un iaz sau lac.
Acest tip de val apare la interfața dintre două medii diferite, cum ar fi oceanul și aerul, sau între suprafața Pământului și aer. Acestea sunt unde în care particulele suferă transversal combinate cu deplasări longitudinale, adică bidimensionale.
De exemplu, particulele de apă de pe suprafața oceanului - valurile - se mișcă pe căi circulare. Când valurile se sparg pe țărm, predomină deplasările longitudinale și de aceea vedeți alge sau o bucată de lemn care pluteste mișcându-se ușor din față în spate.
De asemenea, valurile se mișcă pe suprafața Pământului într-un mod analog valurilor oceanice. Călătoresc cu o viteză mai mică decât valurile care se mișcă intern prin volumul terestru, dar sunt capabile să provoace rezonanță în clădiri mai ușor..
Deoarece undele produc vibrații și transportă energie, acestea au efecte distructive în timpul cutremurelor..
Indice articol
Orice tip de undă, indiferent dacă este superficial sau nu, este o soluție a ecuației undelor, care se aplică aproape oricărui tip de mișcare a undelor, nu numai mecanică, ca în exemplele descrise, ci și undelor electromagnetice, care sunt un tip diferit de unde întrucât sunt transversale.
Ecuația undei, care se obține având în vedere a doua lege a lui Newton, este scrisă astfel:
În ecuația de mai sus, sau este funcția de undă care depinde de cele trei coordonate spațiale X, Da Da z mai mult timp t: u = u (x, y, z, t). Mai mult v este viteza perturbării. Ecuația undei poate fi menționată în alte sisteme de coordonate, în funcție de geometria necesară.
Pentru a găsi soluția ecuației, aceasta este ajustată la condițiile problemei, în care, de exemplu, se delimitează geometria și se stabilesc proprietățile mediului prin care se mișcă perturbarea..
Există multe tipuri de unde de suprafață, cum ar fi:
-Valuri gravitationale (unde gravitaționale) precum valurile oceanice descrise la început, în care gravitația oferă o forță de refacere care permite mișcarea transversală.
-Suprafața se umflă într-un iaz, iată tensiunea superficială a apei care se exercită ca forță de restaurare.
-Undele elastice de suprafață care se mișcă pe suprafața Pământului în timpul unui cutremur.
-Undele electromagnetice, care, deși sunt transversale, pot fi ghidate în mod adecvat pentru a se deplasa pe o suprafață.
-Unele tipuri de unde care sunt produse în corzile unei chitare atunci când corzile sunt lovite puternic.
La rezolvarea ecuației undei, soluțiile, așa cum am spus, corespund diferitelor tipuri de unde. Când perturbarea se mișcă într-un mediu solid, cum ar fi scoarța terestră, este posibil să se facă unele presupuneri despre aceasta care simplifică procesul..
Prin urmare, mediul este considerat a fi perfect elastic, omogen și izotrop, ceea ce înseamnă că proprietățile lor sunt aceleași indiferent de poziție sau direcție.
Având în vedere acest lucru, două dintre soluțiile la ecuația undei într-un mediu elastic corespund undelor de suprafață:
-Undele Rayleigh, numite după Lord Rayleigh (1842-1919), fizicianul britanic care le-a descris pentru prima dată.
-Waves of Love, de Augustus Love, geofizician și matematician britanic (1863-1940), care a dezvoltat teoria acestor unde în lucrările sale despre elasticitate.
În seismic, aceste unde sunt numite Valurile L, pentru a le diferenția de undele P și undele S, ambele considerate unde de volum (valurile corpului) care sunt, de asemenea, o soluție a ecuației undei cu condițiile descrise mai sus. Undele P sunt longitudinale, iar undele S sunt transversale.
Într-o undă Rayleigh, particulele frontului de undă vibrează în plan vertical, prin urmare se spune că sunt polarizate vertical. Particulele se mișcă descriind o elipsă, spre deosebire de valurile de pe suprafața oceanului, a căror mișcare este circulară, așa cum s-a spus la început (deși lângă coastă sunt destul de eliptice).
Axa principală a elipsei este verticală, iar axa minoră urmează direcția de propagare, așa cum se arată în figură. Acolo se remarcă, de asemenea, că mișcarea este retrogradă, adică se efectuează în sens invers acelor de ceasornic.
O altă diferență importantă cu undele de apă este că undele Rayleigh se pot propaga numai în medii solide, deoarece există o forță de forfecare care nu apare în lichide..
Amplitudinea deplasării particulelor scade exponențial odată cu adâncimea, deoarece unda este limitată la suprafață, deși dacă este un cutremur de intensitate mare, undele pot înconjura Pământul de mai multe ori înainte de a dispărea complet..
În undele Love, particulele sunt polarizate orizontal și au o amplitudine mare de mișcare paralelă cu suprafața. Se mișcă cu o viteză ușor mai mică decât undele Rayleigh, deși viteza în aceste tipuri de unde depinde de lungimea de undă (undă dispersivă).
Pentru ca aceste unde să se propage, trebuie să existe în mijloc un strat de viteză mică suprapus pe cel puțin un strat de viteză mai mare. La fel ca undele Rayleigh, undele de dragoste produse în timpul unui cutremur pot înconjura Pământul de mai multe ori înainte de a-și dispersa energia..
Este comun să găsim această variantă a undelor Rayleigh, numită rulou la sol, în înregistrările de explorare seismică. Este considerat zgomot și trebuie evitat, deoarece datorită amplitudinii sale mari, maschează uneori reflexiile pe care cineva caută să le vadă.
La mare adâncime, valurile oceanelor sunt valuri longitudinale, precum cele ale sunetului. Aceasta înseamnă că direcția lor de propagare este aceeași cu direcția în care particulele vibrează..
Cu toate acestea, valul, lângă suprafață, are atât componente longitudinale, cât și transversale, determinând particulele să urmeze o cale aproape circulară (a se vedea figura 2 din dreapta).
Nimeni nu a comentat acest articol încă.