De oppervlaktegolven zijn die waarin de trillende deeltjes beweging in twee dimensies hebben, zoals de golven die worden geproduceerd wanneer een steen in een vijver of meer valt.
Dit type golf komt voor op het grensvlak tussen twee verschillende media, zoals de oceaan en de lucht, of tussen het aardoppervlak en de lucht. Dit zijn golven waarin de deeltjes transversaal ondergaan gecombineerd met longitudinale verplaatsingen, dat wil zeggen tweedimensionaal.
Zo bewegen de waterdeeltjes op het oceaanoppervlak - de golven - zich in cirkelvormige banen. Wanneer de golven op de kust breken, overheersen longitudinale verplaatsingen en daarom zie je algen of een stuk hout dat soepel van voor naar achter beweegt..
Golven bewegen ook op het aardoppervlak op een manier die analoog is aan oceaangolven. Ze reizen langzamer dan de golven die intern door het aardse volume bewegen, maar ze kunnen gemakkelijker resonantie in gebouwen veroorzaken..
Omdat golven trillingen produceren en energie transporteren, hebben ze vernietigende effecten tijdens aardbevingen..
Artikel index
Elk type golf, al dan niet oppervlakkig, is een oplossing van de golfvergelijking, die van toepassing is op bijna elk type golfbeweging, niet alleen mechanisch, zoals in de beschreven voorbeelden, maar ook elektromagnetische golven, die een ander type golven zijn. aangezien ze transversaal zijn.
De golfvergelijking, die wordt verkregen met inachtneming van de tweede wet van Newton, wordt als volgt geschreven:
In de bovenstaande vergelijking, of is de golffunctie die afhangt van de drie ruimtelijke coördinaten X, Y Y z meer tijd t u = u (x, y, z, t). Bovendien v is de snelheid van de storing. De golfvergelijking kan in andere coördinatensystemen worden vermeld, afhankelijk van de vereiste geometrie.
Om de oplossing van de vergelijking te vinden, wordt deze aangepast aan de omstandigheden van het probleem, waarbij bijvoorbeeld de geometrie wordt afgebakend en de eigenschappen van het medium waardoor de verstoring beweegt, worden vastgesteld..
Er zijn veel soorten oppervlaktegolven, zoals:
-Zwaartekrachtgolven (zwaartekrachtgolven) zoals oceaangolven die in het begin zijn beschreven, waarin de zwaartekracht een herstellende kracht levert die transversale beweging mogelijk maakt.
-Het oppervlak zwelt in een vijver, hier is de oppervlaktespanning van het water dat als herstellende kracht uitoefent.
-Oppervlakte-elastische golven die tijdens een aardbeving over het aardoppervlak bewegen.
-Elektromagnetische golven, die ondanks dat ze transversaal zijn, adequaat kunnen worden geleid om over een oppervlak te bewegen.
-Sommige soorten golven die worden geproduceerd in de snaren van een gitaar wanneer de snaren krachtig worden aangeslagen.
Bij het oplossen van de golfvergelijking komen de oplossingen, zoals we al zeiden, overeen met verschillende soorten golven. Wanneer de verstoring zich verplaatst in een vast medium zoals de aardkorst, is het mogelijk om er enkele aannames over te doen die het proces vereenvoudigen..
Daarom wordt aangenomen dat het medium is perfect elastisch, homogeen en isotroop, wat betekent dat hun eigenschappen hetzelfde zijn, ongeacht de positie of richting.
Met dit in gedachten komen twee van de oplossingen voor de golfvergelijking in een elastisch medium overeen met oppervlaktegolven:
-Rayleigh-golven, genoemd naar Lord Rayleigh (1842-1919), de Britse natuurkundige die ze voor het eerst beschreef.
-Waves of Love, door Augustus Love, Britse geofysicus en wiskundige (1863-1940) die de theorie van deze golven ontwikkelde in zijn werken over elasticiteit.
Bij seismisch worden deze golven genoemd L zwaait, om ze te onderscheiden van P-golven en S-golven, beide beschouwd als volumegolven (lichaamsgolven) die ook een oplossing zijn van de golfvergelijking met de hierboven beschreven voorwaarden. P-golven zijn longitudinaal en S-golven zijn transversaal.
In een Rayleigh-golf trillen de golffrontdeeltjes in het verticale vlak, daarom wordt gezegd dat ze verticaal gepolariseerd zijn. De deeltjes bewegen als een ellips, in tegenstelling tot de golven op het oppervlak van de oceaan, waarvan de beweging cirkelvormig is, zoals in het begin werd gezegd (hoewel ze bij de kust nogal elliptisch zijn).
De hoofdas van de ellips is verticaal en de secundaire as volgt de voortplantingsrichting, zoals weergegeven in de figuur. Daar wordt ook opgemerkt dat de beweging retrograde is, dat wil zeggen dat deze tegen de klok in wordt uitgevoerd.
Een ander belangrijk verschil met watergolven is dat Rayleigh-golven zich alleen kunnen voortplanten in vaste media, aangezien er een schuifkracht is die niet optreedt in vloeistoffen..
De amplitude van de verplaatsing van het deeltje neemt exponentieel af met de diepte, aangezien de golf zich beperkt tot het oppervlak, hoewel als het een aardbeving met hoge intensiteit is, de golven verschillende keren om de aarde kunnen cirkelen voordat ze volledig verdwijnen..
In liefdesgolven zijn de deeltjes horizontaal gepolariseerd en hebben ze een grote bewegingsamplitude evenwijdig aan het oppervlak. Ze bewegen met een iets langzamere snelheid dan Rayleigh-golven, hoewel de snelheid in dit soort golven afhangt van de golflengte (dispersieve golf).
Om ervoor te zorgen dat deze golven zich voortplanten, moet er in het midden een laag met lage snelheid zijn gesuperponeerd op ten minste één laag met hogere snelheid. Net als Rayleigh-golven kunnen liefdesgolven die tijdens een aardbeving worden geproduceerd, verschillende keren om de aarde cirkelen voordat ze hun energie verspreiden..
Het is gebruikelijk om deze variant van Rayleigh-golven te vinden, genaamd gemalen broodje, in seismische verkenningsrecords. Het wordt als ruis beschouwd en het moet worden vermeden, omdat het vanwege zijn grote amplitude soms de reflecties maskeert die men probeert te zien.
Op grote diepte zijn oceaangolven longitudinale golven, zoals die van geluid. Dit betekent dat hun voortplantingsrichting dezelfde 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 pad volgen (zie figuur 2 rechts).
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.