As ondas de superfície são aqueles em que as partículas vibratórias têm movimento em duas dimensões, como as ondas que são produzidas quando uma pedra cai em uma lagoa ou lago.
Esse tipo de onda ocorre na interface entre dois meios diferentes, como o oceano e o ar, ou entre a superfície da Terra e o ar. São ondas em que as partículas sofrem deslocamentos transversais combinados com deslocamentos longitudinais, ou seja, bidimensionais..
Por exemplo, as partículas de água na superfície do oceano - as ondas - movem-se em trajetórias circulares. Quando as ondas quebram na praia, predominam os deslocamentos longitudinais e é por isso que você vê algas ou um pedaço de madeira que flutua movendo-se suavemente de frente para trás.
As ondas também se movem na superfície da Terra de maneira análoga às ondas do oceano. Eles viajam a uma velocidade mais lenta do que as ondas que se movem internamente através do volume terrestre, mas são capazes de causar ressonância em edifícios com mais facilidade..
Como as ondas produzem vibrações e carregam energia, elas têm efeitos destrutivos durante os terremotos..
Índice do artigo
Qualquer tipo de onda, seja superficial ou não, é uma solução da equação ondulatória, que se aplica a quase qualquer tipo de movimento ondulatório, não apenas mecânico, como nos exemplos descritos, mas também ondas eletromagnéticas, que são um tipo diferente de ondas como eles são transversais.
A equação de onda, que é obtida considerando a segunda lei de Newton, é escrita assim:
Na equação acima, ou é a função de onda que depende das três coordenadas espaciais x, Y Y z mais tempo t: u = u (x, y, z, t). O que mais v é a velocidade da perturbação. A equação de onda pode ser declarada em outros sistemas de coordenadas, dependendo da geometria necessária.
Para encontrar a solução da equação, ela é ajustada às condições do problema, no qual, por exemplo, a geometria é delimitada e as propriedades do meio pelo qual o distúrbio se move são estabelecidas..
Existem muitos tipos de ondas de superfície, como:
-Ondas gravitacionais (ondas de gravidade), como as ondas do mar descritas no início, em que a gravidade fornece uma força restauradora que permite o movimento transversal.
-A ondulação da superfície em uma lagoa, aqui está a tensão superficial da água que exerce uma força restauradora.
-Ondas elásticas de superfície que se movem na superfície da Terra durante um terremoto.
-Ondas eletromagnéticas, que apesar de serem transversais, podem ser guiadas adequadamente para se moverem em uma superfície.
-Alguns tipos de ondas que são produzidas nas cordas de um violão quando as cordas são tocadas com força.
Ao resolver a equação da onda, as soluções, como já dissemos, correspondem a diferentes tipos de ondas. Quando a perturbação se move em um meio sólido, como a crosta terrestre, é possível fazer algumas suposições sobre ela que simplificam o processo..
Portanto, o meio é considerado perfeitamente elástico, homogêneo e isotrópico, o que significa que suas propriedades são as mesmas, independentemente da posição ou direção.
Com isso em mente, duas das soluções para a equação de onda em um meio elástico correspondem às ondas de superfície:
-Ondas de Rayleigh, em homenagem a Lord Rayleigh (1842-1919), o físico britânico que as descreveu pela primeira vez.
-Waves of Love, de Augustus Love, geofísico e matemático britânico (1863-1940) que desenvolveu a teoria dessas ondas em seus trabalhos sobre elasticidade.
Na sísmica, essas ondas são chamadas de Ondas L, para diferenciá-los das ondas P e ondas S, ambas consideradas ondas de volume (ondas do corpo), que também são uma solução da equação de onda com as condições descritas acima. As ondas P são longitudinais e as ondas S são transversais.
Em uma onda de Rayleigh, as partículas da frente de onda vibram no plano vertical, portanto, dizem que estão polarizadas verticalmente. As partículas se movem descrevendo uma elipse, ao contrário das ondas na superfície do oceano, cujo movimento é circular, como foi dito no início (embora perto da costa sejam bastante elípticas).
O eixo maior da elipse é vertical e o eixo menor segue a direção de propagação, conforme mostrado na figura. Nela nota-se também que o movimento é retrógrado, ou seja, é realizado no sentido anti-horário.
Outra diferença importante com as ondas de água é que as ondas de Rayleigh só podem se propagar em meio sólido, pois existe uma força de cisalhamento que não ocorre em líquidos..
A amplitude de deslocamento da partícula diminui exponencialmente com a profundidade, já que a onda fica confinada à superfície, embora se for um terremoto de alta intensidade, as ondas podem circundar a Terra várias vezes antes de desaparecer completamente..
Nas ondas de amor, as partículas são polarizadas horizontalmente e têm uma grande amplitude de movimento paralela à superfície. Eles se movem a uma velocidade um pouco mais lenta do que as ondas Rayleigh, embora a velocidade nesses tipos de ondas dependa do comprimento de onda (onda dispersiva).
Para que essas ondas se propaguem, deve haver no meio uma camada de baixa velocidade sobreposta a pelo menos uma camada de alta velocidade. Como as ondas de Rayleigh, as ondas de amor produzidas durante um terremoto podem circundar a Terra várias vezes antes de dispersar sua energia..
É comum encontrar esta variante das ondas de Rayleigh, chamada rolagem no solo, em registros de exploração sísmica. É considerado ruído e deve ser evitado, pois devido à sua grande amplitude, às vezes mascara os reflexos que se busca ver..
Em grandes profundidades, as ondas do mar são ondas longitudinais, como as do som. Isso significa que sua direção de propagação é a mesma na qual as partículas vibram..
No entanto, a onda, perto da superfície, tem componentes longitudinais e transversais, fazendo com que as partículas sigam um caminho quase circular (ver figura 2 à direita).
Ainda sem comentários