Propagação de onda - Wave propagation

A propagação das ondas é qualquer uma das maneiras pelas quais as ondas viajam.

Com respeito à direção da oscilação em relação à direção de propagação, podemos distinguir entre ondas longitudinais e ondas transversais .

Para ondas eletromagnéticas , a propagação pode ocorrer no vácuo , bem como no meio material. Outros tipos de onda não podem se propagar através do vácuo e precisam de um meio de transmissão para existir.

Reflexo de ondas planas em um meio-espaço

A propagação e reflexão de ondas planas - por exemplo, ondas de pressão (onda P) ou ondas de cisalhamento (ondas SH ou SV) são fenômenos que foram caracterizados pela primeira vez no campo da sismologia clássica e agora são considerados conceitos fundamentais na tomografia sísmica moderna . A solução analítica para este problema existe e é bem conhecida. A solução no domínio da frequência pode ser obtida encontrando primeiro a decomposição de Helmholtz do campo de deslocamento, que é então substituída na equação de onda . A partir daqui, os modos próprios da onda plana podem ser calculados.

Propagação de onda SV

A propagação da onda SV em um meio-espaço homogêneo (O campo de deslocamento horizontal)
A propagação da onda SV em um meio-espaço homogêneo (O campo de deslocamento vertical)

A solução analítica da onda SV em um meio-espaço indica que a onda SV plana reflete de volta para o domínio como ondas P e SV, deixando de fora casos especiais. O ângulo da onda SV refletida é idêntico ao da onda de incidência, enquanto o ângulo da onda P refletida é maior do que a onda SV. Para a mesma frequência de onda, o comprimento de onda SV é menor que o comprimento de onda P. Este fato foi retratado nesta imagem animada.

Propagação da onda P

Semelhante à onda SV, a incidência P, em geral, reflete-se na onda P e SV. Existem alguns casos especiais em que o regime é diferente.

Velocidade da onda

Propagação da onda sísmica em 2D modelada usando o método FDTD na presença de uma mina terrestre

A velocidade da onda é um conceito geral, de vários tipos de velocidades de onda, para a fase e a velocidade de uma onda em relação à propagação de energia (e informação). A velocidade de fase é dada como:

Onde:

A velocidade de fase fornece a velocidade na qual um ponto de fase constante da onda viajará por uma frequência discreta. A frequência angular ω não pode ser escolhida independentemente do número de onda k , mas ambos estão relacionados através da relação de dispersão :

No caso especial Ω ( k ) = ck , com c uma constante, as ondas são chamadas de não dispersivas, uma vez que todas as frequências viajam na mesma velocidade de fase c . Por exemplo, ondas eletromagnéticas no vácuo não são dispersivas. No caso de outras formas de relação de dispersão, temos ondas dispersivas. A relação de dispersão depende do meio pelo qual as ondas se propagam e do tipo de ondas (por exemplo , ondas eletromagnéticas , sonoras ou aquáticas ).

A velocidade na qual um pacote de onda resultante de uma faixa estreita de frequências viajará é chamada de velocidade de grupo e é determinada a partir do gradiente da relação de dispersão :

Em quase todos os casos, uma onda é principalmente um movimento de energia através de um meio. Na maioria das vezes, a velocidade do grupo é a velocidade na qual a energia se move através deste meio.

Veja também

Referências

links externos