सतह तरंगें: विशेषताएँ, प्रकार और उदाहरण - शारीरिक - 2025

सतही तरंगें वे होती हैं जिनमें हिलने वाले कणों में दो आयाम होते हैं, जैसे कि किसी पत्थर को तालाब या झील में गिरा देने पर पैदा होने वाली तरंगें।

इस तरह की लहर दो अलग-अलग मीडिया के बीच इंटरफेस में होती है, जैसे कि महासागर और हवा, या पृथ्वी और हवा की सतह के बीच। ये वे तरंगें हैं जिनमें कण अनुदैर्ध्य विस्थापन, यानी द्वि-आयामी के साथ संयुक्त अनुप्रस्थ अनुभव करते हैं।

चित्रा 1. एक तालाब में सतह तरंगें। स्रोत: पिक्साबे

उदाहरण के लिए, समुद्र की सतह पर पानी के कण - लहरें - वृत्ताकार पथ में चलते हैं। जब लहरें तट पर टूटती हैं, तो अनुदैर्ध्य विस्थापन पूर्वनिर्धारित होता है और इसलिए समुद्री शैवाल या लकड़ी का एक टुकड़ा जो तैर ​​रहा होता है, सामने से पीछे की ओर आसानी से चलते देखा जाता है।

समुद्र की लहरों के अनुरूप तरंगें भी पृथ्वी की सतह पर चलती हैं। वे पृथ्वी की मात्रा के माध्यम से आंतरिक रूप से चलने वाली तरंगों की तुलना में धीमी गति से यात्रा करते हैं, लेकिन वे आसानी से इमारतों में अनुनाद पैदा करने में सक्षम हैं।

चूंकि तरंगें कंपन पैदा करती हैं और ऊर्जा ले जाती हैं, इसलिए भूकंप के दौरान उनके विनाशकारी प्रभाव होते हैं।

चित्रा 2. महासागर में सतह की लहरें। पानी के कण एक दक्षिणावर्त दिशा में चलते हैं जब लहर की गति बाएं से दाएं होती है। उच्चतम बिंदु पर वे लहर के शिखर पर होते हैं, जबकि सबसे निचले बिंदु को चैनल कहा जाता है। बाईं आकृति का स्रोत: एफ। जैपाटा। सही आंकड़ा स्रोत: Giambattista, A. 2010. भौतिकी। 2। संस्करण। मैकग्रा हिल।

सतह तरंगों के प्रकार

किसी भी प्रकार की तरंग, चाहे सतही हो या न हो, तरंग समीकरण का एक हल है, जो लगभग किसी भी प्रकार की तरंग गति पर लागू होता है, न केवल यांत्रिक, जैसा कि वर्णित उदाहरणों में, बल्कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें भी हैं, जो एक प्रवाह हैं विभिन्न प्रकार की तरंगों के रूप में वे अनुप्रस्थ हैं।

तरंग समीकरण, जिसे न्यूटन के दूसरे नियम पर विचार करके प्राप्त किया जाता है, इस तरह लिखा जाता है:

उपरोक्त समीकरण में, यू वेव फ़ंक्शन है जो तीन स्थानिक निर्देशांक x, y और z प्लस टाइम t: u = u (x, y, z, t) पर निर्भर करता है। इसके अलावा v गड़बड़ी का वेग है। तरंग समीकरण को अन्य ज्यामितीय प्रणालियों में आवश्यक ज्यामिति के आधार पर कहा जा सकता है।

समीकरण के समाधान को खोजने के लिए, इसे समस्या की स्थितियों के लिए समायोजित किया जाता है, जिसमें, उदाहरण के लिए, ज्यामिति को सीमांकित किया जाता है और माध्यम के गुण जिसके माध्यम से अशांति की स्थापना होती है।

सतह तरंगों के कई प्रकार हैं, जैसे:

शुरुआत में वर्णित समुद्र की लहरों की तरह गुरुत्वाकर्षण तरंगें (गुरुत्व तरंगें), जिसमें गुरुत्वाकर्षण एक पुनर्स्थापना बल प्रदान करता है जो अनुप्रस्थ गति की अनुमति देता है।

-सुरफेस एक तालाब में तैरता है, यहां पानी की सतह का तनाव है जो एक पुनर्स्थापना बल के रूप में फैलता है।

-सर्फ़ इलास्टिक तरंगें जो भूकंप के दौरान पृथ्वी की सतह पर चलती हैं।

-इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव्स, जो ट्रांसवर्सल होने के बावजूद सतह पर चलने के लिए ठीक से निर्देशित हो सकते हैं।

-किसी प्रकार की तरंगें जो किसी गिटार के तारों में उत्पन्न होती हैं जब तारों को बल से मारा जाता है।

पृथ्वी की सतह पर सतही लोचदार तरंगें

चित्रा 3. पृथ्वी की सतह पर सतह की लहर। कणों की गति अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य विस्थापन का एक संयोजन है। स्रोत: जिआम्बट्टिस्ता, ए। 2010. भौतिकी। 2। संस्करण। मैकग्रा हिल।

तरंग समीकरण को हल करते समय, समाधान, जैसा कि हमने कहा है, विभिन्न प्रकार की तरंगों के अनुरूप है। जब अशांति एक ठोस माध्यम में चलती है जैसे कि पृथ्वी की पपड़ी, इसके बारे में कुछ धारणाएं बनाना संभव है जो प्रक्रिया को सरल बनाती हैं।

इस कारण से, मध्यम को पूरी तरह से लोचदार, सजातीय और आइसोट्रोपिक माना जाता है, जिसका अर्थ है कि स्थिति या दिशा की परवाह किए बिना इसके गुण समान हैं।

इसे ध्यान में रखते हुए, एक लोचदार माध्यम में तरंग समीकरण के दो समाधान सतह तरंगों के अनुरूप होते हैं:

- रेले की लहरें, लॉर्ड रेले (1842-1919) के नाम पर, ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी जिन्होंने पहली बार उनका वर्णन किया था।

-वेव्स ऑफ लव, ऑगस्टस लव, ब्रिटिश जियोफिजिसिस्ट और गणितज्ञ (1863-1940) द्वारा जिन्होंने लोच में अपने कार्यों में इन तरंगों के सिद्धांत को विकसित किया।

भूकंपीय में, इन तरंगों को L तरंगें कहा जाता है, उन्हें P तरंगों और S तरंगों से अलग करने के लिए, दोनों को मात्रा तरंगें (शरीर की तरंगें) माना जाता है, जो ऊपर वर्णित स्थितियों के साथ तरंग समीकरण का भी हल हैं। P तरंगें अनुदैर्ध्य होती हैं और S तरंगें अनुप्रस्थ होती हैं।

सतह तरंगों के उदाहरण

रेले की लहरें

एक रेले तरंग में, वेवफ्रंट कण ऊर्ध्वाधर विमान में कंपन करते हैं, इसलिए उन्हें लंबवत ध्रुवीकृत कहा जाता है। समुद्र की सतह पर तरंगों के विपरीत, एक दीर्घवृत्त में कण चलते हैं, जिनकी गति गोलाकार है, जैसा कि शुरुआत में कहा गया था (हालांकि तट के पास वे अण्डाकार हैं)।

दीर्घवृत्त की प्रमुख धुरी ऊर्ध्वाधर है और लघु अक्ष प्रसार की दिशा का अनुसरण करता है, जैसा कि आंकड़े में दिखाया गया है। वहाँ यह भी ध्यान दिया जाता है कि आंदोलन प्रतिगामी है, अर्थात यह एक विरोधी घड़ी की दिशा में किया जाता है।

चित्रा 4. रेले तरंग। स्रोत: लोरी, डब्ल्यू। 2007. भू-भौतिकी के मूल तत्व। 2। संस्करण। कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी प्रेस।

पानी की लहरों के साथ एक और महत्वपूर्ण अंतर यह है कि रेले की लहरें केवल ठोस मीडिया में ही फैल सकती हैं, क्योंकि कतरनी बल होता है जो तरल पदार्थों में नहीं होता है।

कण के विस्थापन का आयाम गहराई के साथ तेजी से घटता है, क्योंकि लहर सतह तक ही सीमित होती है, हालांकि यदि यह उच्च तीव्रता का भूकंप है, तो लहरें पूरी तरह से लुप्त होने से पहले पृथ्वी से कई बार चक्कर लगा सकती हैं। ।

प्यार की लहरें

लव तरंगों में कण क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत होते हैं और सतह के समानांतर गति का एक बड़ा आयाम होता है। वे रेले तरंगों की तुलना में थोड़ी धीमी गति से चलते हैं, हालांकि इस प्रकार की तरंगों में गति तरंगदैर्ध्य (फैलने वाली तरंग) पर निर्भर करती है।

इन तरंगों के प्रसार के लिए, मध्य में कम-से-कम एक उच्च-गति की परत पर कम गति वाली परत होनी चाहिए। रेले तरंगों की तरह, भूकंप के दौरान उत्पन्न लव तरंगें अपनी ऊर्जा को फैलाने से पहले पृथ्वी को कई बार घेर सकती हैं।

चित्रा 5. प्यार की लहरें। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स Nicoguaro

जमीन रोल

भूकंपीय अन्वेषण रिकॉर्ड में रेले तरंगों के इस प्रकार को ग्राउंड रोल कहा जाना आम है। इसे शोर माना जाता है और इसे टाला जाना चाहिए, क्योंकि इसके महान आयाम के कारण, यह कभी-कभी उन प्रतिबिंबों को मास्क करता है जिन्हें आप देखना चाहते हैं।

समुंद्री लहरें

बड़ी गहराई पर, समुद्र की लहरें अनुदैर्ध्य तरंगें होती हैं, जैसे ध्वनि। इसका मतलब यह है कि इसके प्रसार की दिशा उसी दिशा में है जिस दिशा में कण कंपन करते हैं।

हालांकि, लहर, सतह के पास, अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ दोनों घटक होते हैं, जिससे कण लगभग एक परिपत्र पथ का अनुसरण करते हैं (आकृति 2 सही देखें)।

चित्रा 6. महासागर की लहरें सतह की लहरें हैं। स्रोत: पिक्साबे

संदर्भ

1. Figueroa, D. 2005. लहरें और क्वांटम भौतिकी। विज्ञान और इंजीनियरिंग के लिए भौतिकी श्रृंखला। डी। फिगेरो द्वारा संपादित।
2. जिआम्बट्टिस्ता, ए। 2010. भौतिकी। मैकग्रा हिल।
3. लोरी, डब्ल्यू। 2007. जियोफिजिक्स के मूल तत्व। 2। संस्करण। कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी प्रेस।
4. विकिपीडिया। प्यार की लहरें। से पुनर्प्राप्त: es.wikipedia.org।
5. विकिपीडिया। रेले की लहरें। से पुनर्प्राप्त: es.wikipedia.org।
6. विकिपीडिया। सतह की लहरें। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org।