YÜZEY DALGALARI: ÖZELLIKLERI, TÜRLERI VE ÖRNEKLERI - FIZIKSEL - 2025

Yüzey dalgaları , bir taş bir gölete veya göle düştüğünde oluşan dalgalar gibi titreşen parçacıkların iki boyutta hareket ettiği dalgalardır.

Bu tür bir dalga, okyanus ve hava gibi iki farklı ortam arasındaki veya Dünya yüzeyi ile hava arasındaki arayüzde meydana gelir. Bunlar, parçacıkların enine yer değiştirmelerle birlikte enine, yani iki boyutlu deneyimledikleri dalgalardır.

Şekil 1. Bir havuzdaki yüzey dalgaları. Kaynak: Pixabay.

Örneğin, okyanus yüzeyindeki su parçacıkları - dalgalar - dairesel yollarda hareket eder. Dalgalar kıyıda kırıldığında, boylamasına yer değiştirmeler baskındır ve bu nedenle deniz yosunu veya yüzen bir tahta parçası önden arkaya yumuşak bir şekilde hareket eder.

Dalgalar ayrıca Dünya yüzeyinde okyanus dalgalarına benzer şekilde hareket eder. Dünyanın hacmi boyunca içten hareket eden dalgalardan daha yavaş bir hızda hareket ederler, ancak binalarda daha kolay rezonansa neden olabilirler.

Dalgalar titreşim ürettiği ve enerji taşıdığı için deprem sırasında yıkıcı etkilere sahiptir.

Şekil 2. Okyanusta yüzey dalgaları. Dalganın hareketi soldan sağa olduğunda su parçacıkları saat yönünde hareket eder. En yüksek noktada dalganın tepesindeyken, en düşük noktaya kanal denir. Soldaki şeklin kaynağı: F. Zapata. Sağdaki şekil kaynağı: Giambattista, A. 2010. Physics. 2. Baskı. McGraw Hill.

Yüzey dalgaları türleri

Yüzeysel olsun ya da olmasın herhangi bir dalga türü, sadece açıklanan örneklerde olduğu gibi sadece mekanik değil, aynı zamanda elektromanyetik dalgalara da hemen her tür dalga hareketine uygulanan dalga denkleminin bir çözümüdür. enine oldukları için farklı türden dalgalar.

Newton'un ikinci yasası dikkate alınarak elde edilen dalga denklemi şu şekilde yazılır:

Yukarıdaki denklemde u, üç uzamsal koordinat x, y ve z artı zaman t'ye bağlı olan dalga fonksiyonudur: u = u (x, y, z, t). Ayrıca v, bozukluğun hızıdır. Dalga denklemi, gerekli geometriye bağlı olarak diğer koordinat sistemlerinde belirtilebilir.

Denklemin çözümünü bulmak için, örneğin geometrinin sınırlandırıldığı ve bozulmanın hareket ettiği ortamın özelliklerinin oluşturulduğu problem koşullarına uyarlanır.

Aşağıdakiler gibi birçok yüzey dalgası türü vardır:

-Kütleçekiminin enine harekete izin veren bir geri yükleme kuvveti sağladığı başlangıçta anlatılan okyanus dalgaları gibi yerçekimi dalgaları (yerçekimi dalgaları).

-Bir havuzda yüzey kabarması, işte geri yükleme kuvveti olarak uygulanan suyun yüzey gerilimi.

-Seprem sırasında Dünya yüzeyinde hareket eden yüzey elastik dalgaları.

-Elektromanyetik dalgalar, enine olmalarına rağmen, bir yüzey üzerinde hareket etmesi için uygun şekilde yönlendirilebilir.

-Tellere kuvvetle vurulduğunda gitarın tellerinde oluşan bazı dalgalar.

Dünya yüzeyindeki yüzeysel elastik dalgalar

Şekil 3. Dünya yüzeyindeki yüzey dalgası. Parçacıkların hareketi, enine ve uzunlamasına yer değiştirmelerin bir kombinasyonudur. Kaynak: Giambattista, A. 2010. Physics. 2. Baskı. McGraw Hill.

Dalga denklemini çözerken, daha önce de söylediğimiz gibi çözümler, farklı dalga türlerine karşılık gelir. Bozulma, yer kabuğu gibi katı bir ortamda hareket ettiğinde, bununla ilgili süreci basitleştiren bazı varsayımlarda bulunmak mümkündür.

Bu nedenle, ortamın mükemmel elastik, homojen ve izotropik olduğu kabul edilir, bu da özelliklerinin konum veya yönden bağımsız olarak aynı olduğu anlamına gelir.

Bunu akılda tutarak, elastik bir ortamdaki dalga denkleminin iki çözümü yüzey dalgalarına karşılık gelir:

- Waves of Rayleigh, adını onları ilk tanımlayan İngiliz fizikçi Lord Rayleigh'den (1842-1919) almıştır.

-Waves of Love, esneklik konusundaki çalışmalarında bu dalgaların teorisini geliştiren İngiliz jeofizikçi ve matematikçi Augustus Love (1863-1940) tarafından yazılmıştır.

Sismikte bu dalgalara, yukarıda açıklanan koşullarla dalga denklemine bir çözüm olan her ikisi de hacim dalgaları (vücut dalgaları) olarak kabul edilen P dalgaları ve S dalgalarından ayırmak için L dalgaları denir. P dalgaları boylamsal ve S dalgaları enlemelidir.

Yüzey dalgaları örnekleri

Rayleigh dalgaları

Bir Rayleigh dalgasında, ön dalga parçacıkları dikey düzlemde titreşir, bu nedenle dikey olarak polarize oldukları söylenir. Parçacıklar, başlangıçta söylendiği gibi, okyanus yüzeyindeki hareketi dairesel olan dalgaların aksine bir elips şeklinde hareket ederler (ancak kıyıya yakın bir yerde eliptiktirler).

Elipsin ana ekseni dikeydir ve küçük eksen, şekilde gösterildiği gibi yayılma yönünü takip eder. Orada ayrıca hareketin retrograd olduğu, yani saat yönünün tersine gerçekleştirildiği de not edilir.

Şekil 4. Rayleigh dalgası. Kaynak: Lowrie, W. 2007. Jeofiziğin Temelleri. 2. Baskı. Cambridge University Press.

Su dalgaları ile bir diğer önemli fark, Rayleigh dalgalarının yalnızca katı ortamda yayılabilmesidir, çünkü sıvılarda meydana gelmeyen bir kesme kuvveti vardır.

Parçacık yer değiştirmesinin genliği derinlikle katlanarak azalır, çünkü dalga yüzeyle sınırlıdır, ancak yüksek yoğunluklu bir depremse, dalgalar tamamen kaybolmadan önce Dünya'yı birkaç kez çevreleyebilir. .

Aşk Dalgaları

Aşk dalgalarında parçacıklar yatay olarak polarize edilir ve yüzeye paralel büyük bir hareket genliğine sahiptir. Rayleigh dalgalarından biraz daha yavaş bir hızda hareket ederler, ancak bu tür dalgalardaki hız dalga boyuna (dispersif dalga) bağlıdır.

Bu dalgaların yayılması için, ortada en az bir yüksek hızlı katman üzerine bindirilmiş düşük hızlı bir katman olması gerekir. Rayleigh dalgaları gibi, bir deprem sırasında üretilen Aşk dalgaları da enerjilerini dağıtmadan önce Dünya'yı birkaç kez daire içine alabilir.

Şekil 5. Sevgi Dalgaları. Kaynak: Wikimedia Commons. Nicoguaro

Yer rulosu

Sismik keşif kayıtlarında yer yuvarlanması olarak adlandırılan bu Rayleigh dalgaları varyantını bulmak yaygındır. Gürültü olarak kabul edilir ve kaçınılması gerekir, çünkü büyük genliği nedeniyle bazen görmek istediğiniz yansımaları maskeler.

okyanus dalgaları

Okyanus dalgaları çok derinlerde, ses dalgaları gibi uzunlamasına dalgalardır. Bu, yayılma yönünün, parçacıkların titreştiği yön ile aynı olduğu anlamına gelir.

Bununla birlikte, yüzeye yakın dalga hem uzunlamasına hem de enine bileşenlere sahiptir ve bu da parçacıkların neredeyse dairesel bir yol izlemesine neden olur (bkz. Sağdaki şekil 2).

Şekil 6. Okyanus dalgaları yüzey dalgalarıdır. Kaynak: Pixabay.

Referanslar

1. Figueroa, D. 2005. Dalgalar ve Kuantum Fiziği. Bilim ve Mühendislik için Fizik Serisi. D. Figueroa tarafından düzenlenmiştir.
2. Giambattista, A. 2010. Fizik. McGraw Hill.
3. Lowrie, W. 2007. Jeofiziğin Temelleri. 2. Baskı. Cambridge University Press.
4. Vikipedi. Aşk Dalgaları. Es.wikipedia.org adresinden kurtarıldı.
5. Vikipedi. Rayleigh dalgaları. Es.wikipedia.org adresinden kurtarıldı.
6. Vikipedi. Yüzey dalgaları. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı.