De ytvågor är de där de vibrerande partiklarna har rörelse i två dimensioner, såsom vågorna som produceras när en sten faller i en damm eller sjö.
Denna typ av våg inträffar vid gränssnittet mellan två olika medier, såsom havet och luften, eller mellan jordens yta och luften. Dessa är vågor där partiklarna genomgår tvärgående i kombination med längsgående förskjutningar, det vill säga tvådimensionella.
Till exempel rör sig vattenpartiklarna på havsytan - vågorna - i cirkulära banor. När vågorna bryter på stranden dominerar längsgående förskjutningar och det är därför du ser alger eller en träbit som flyter smidigt från fram till bak.
Vågor rör sig också på jordytan på ett sätt som är analogt med havets vågor. De färdas med en lägre hastighet än vågorna som rör sig internt genom den markbundna volymen, men de kan orsaka resonans i byggnader lättare..
Eftersom vågor producerar vibrationer och bär energi har de destruktiva effekter under jordbävningar..
Artikelindex
Alla typer av vågor, oavsett om de är ytliga eller inte, är en lösning av vågekvationen, som gäller nästan alla typer av vågrörelser, inte bara mekaniska, som i de beskrivna exemplen, utan också elektromagnetiska vågor, som är en annan typ av vågor eftersom de är tvärgående.
Vågekvationen, som erhålls med beaktande av Newtons andra lag, är skriven så här:
I ovanstående ekvation, eller är vågfunktionen som beror på de tre rumsliga koordinaterna x, Y Y z mer tid t: u = u (x, y, z, t). Vad mer v är störningens hastighet. Vågekvationen kan anges i andra koordinatsystem beroende på önskad geometri.
För att hitta lösningen i ekvationen justeras den till villkoren för problemet, där till exempel geometrin avgränsas och egenskaperna hos mediet genom vilket störningen rör sig fastställs..
Det finns många typer av ytvågor, såsom:
-Gravitationsvågor (gravitation vågor) såsom havsvågor som beskrivs i början, där gravitationen ger en återställningskraft som möjliggör tvärrörelse.
-Ytan sväller i en damm, här är vattens ytspänning som utövar som en återställande kraft.
-Ytelastiska vågor som rör sig på jordytan under en jordbävning.
-Elektromagnetiska vågor, som trots att de är tvärgående, kan styras tillräckligt för att röra sig på en yta.
-Vissa typer av vågor som produceras i gitarrsträngarna när strängarna slås kraftigt.
När vi löser vågekvationen motsvarar lösningarna, som sagt, olika typer av vågor. När störningen rör sig i ett fast medium som jordskorpan är det möjligt att göra några antaganden om det som förenklar processen..
Därför anses mediet vara perfekt elastisk, homogen och isotrop, vilket innebär att deras egenskaper är desamma oavsett position eller riktning.
Med detta i åtanke motsvarar två av lösningarna på vågekvationen i ett elastiskt medium ytvågor:
-Rayleigh vinkar, uppkallad efter Lord Rayleigh (1842-1919), den brittiska fysikern som först beskrev dem.
-Waves of Love, av Augustus Love, brittisk geofysiker och matematiker (1863-1940) som utvecklade teorin om dessa vågor i sina verk om elasticitet.
I seismik kallas dessa vågor L vinkar, för att skilja dem från P-vågor och S-vågor, båda anses vara volymvågor (kroppsvågor) som också är en lösning av vågekvationen med de betingelser som beskrivs ovan. P-vågor är längsgående och S-vågor är tvärgående.
I en Rayleigh-våg vibrerar vågfrontpartiklarna i vertikalt plan, därför sägs de vara vertikalt polariserade. Partiklarna rör sig och beskriver en ellips, till skillnad från vågorna på havets yta, vars rörelse är cirkulär, som sagt i början (även om de är nära elliptiska nära kusten).
Ellipsens huvudaxel är vertikal och den mindre axeln följer utbredningsriktningen, som visas i figuren. Där noteras också att rörelsen är retrograd, det vill säga den utförs moturs.
En annan viktig skillnad med vattenvågor är att Rayleigh-vågor bara kan spridas i fasta medier, eftersom det finns en skjuvkraft som inte förekommer i vätskor.
Amplituden för partikelns förskjutning minskar exponentiellt med djupet, eftersom vågen är begränsad till ytan, men om det är en jordbävning med hög intensitet kan vågorna cirkulera jorden flera gånger innan de försvinner helt..
I kärleksvågor är partiklarna horisontellt polariserade och har en stor rörelsesamplitud parallellt med ytan. De rör sig med något lägre hastighet än Rayleigh-vågor, även om hastigheten i dessa typer av vågor beror på våglängden (dispersiv våg).
För att dessa vågor ska kunna spridas måste det finnas ett lager med låg hastighet i mitten ovanpå minst ett lager med högre hastighet. Liksom Rayleigh-vågor kan kärleksvågor som produceras under en jordbävning cirkulera runt jorden flera gånger innan de sprider sin energi..
Det är vanligt att hitta den här varianten av Rayleigh-vågor, kallad markrulle, i seismiska prospekteringsregister. Det betraktas som buller och det måste undvikas, för på grund av sin stora amplitud maskerar det ibland de reflektioner som man försöker se.
På stort djup är havsvågor längsgående vågor, som ljudets. Detta innebär att deras utbredningsriktning är densamma som riktningen i vilken partiklarna vibrerar..
Emellertid har vågen, nära ytan, både längsgående och tvärgående komponenter, vilket får partiklarna att följa en nästan cirkulär bana (se figur 2 till höger).
Ingen har kommenterat den här artikeln än.