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Oberflächenwelle n sind Grenzflächenwellen an der freien Oberfläche eines Körpers bzw an dessen Phasengrenzschicht beisp

Oberflächenwelle

Oberflächenwellen sind Grenzflächenwellen an der freien Oberfläche eines Körpers bzw. an dessen Phasengrenzschicht (beispielsweise Wasseroberfläche). Sie sind weder rein transversale noch rein longitudinale Wellen und können nach dem Aggregatzustand der Medien unterschieden werden, an deren Oberfläche sie sich ausbreiten:

Oberflächenwellen in Flüssigkeiten Bearbeiten

Schwerewellen südlich der Straße von Messina. Man erkennt die höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit mit wachsender Wellenlänge

An der Oberfläche von Flüssigkeiten können Schwerkraft und Oberflächenspannung als rücktreibende Querkräfte wirken, welche die Rolle des Schubmoduls übernehmen. Daraus resultieren transversale Oberflächenwellen, deren Ausbreitung im Allgemeinen schwer beschrieben werden kann.

Die Flüssigkeitsteilchen an der Oberfläche werden nicht von der Welle transportiert, sondern bleiben ortsfest bis auf eine kleine Bewegung entlang einer kreisähnlichen Bahn mit einem Radius, der der halben Wellenhöhe entspricht. Jedes Volumenelement der Flüssigkeit durchläuft also an der Wasseroberfläche eine Kurve, die durch einen Kreis um ein feststehendes Zentrum auf der Mittelebene angenähert werden kann.

Die Wellengeschwindigkeit hängt ab von

mit der Funktion Tangens hyperbolicus.

Da die Geschwindigkeit von der Wellenlänge abhängt, zeigen diese Oberflächenwellen eine Dispersion.

Seitens der Protophysik wurde die Bezeichnung ‚transversal‘ als Gattungsbegriff im Zusammenhang mit Oberflächenwellen abgelehnt.

Formen von Wasserwellen Bearbeiten

Form Periode Ursache
Kapillarwellen bis 1 s Wind, Schall, Ultraschall; kleines Hindernis beim Strömen (Schießen oder Fließen)
gewöhnliche Schwerewellen 1 bis ungefähr 12 s Wind; Strömungshindernis, Turbulenz
Dünung, Infraschwerewellen 0,5 bis 5 min gewöhnliche Schwerewellen, Wind
Seiches, Tsunami 5 min bis mehrere Stunden Erdbeben, Wind und Luftdruckänderungen
Gezeitenwellen 12 bzw. 24 Stunden Mond, Sonne (jeweils die Anziehungskraft)
Transgezeitenwellen (langperiodische Wellen) > 24 Stunden Mond, Sonne; Stürme

Literatur Bearbeiten

  • Demtröder Experimentalphysik Band 1 – Springer Verlag – ISBN 978-3662464144
  • Stöcker – Taschenbuch der Physik – ISBN 978-3817118601

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Bruno Thüring: Einführung in die Protophysik der Welle. 1978, Berlin: Duncker und Humblot, S. 141.
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Veröffentlichungsdatum:
Oberflachenwellen sind Grenzflachenwellen an der freien Oberflache eines Korpers bzw an dessen Phasengrenzschicht beispielsweise Wasseroberflache Sie sind weder rein transversale noch rein longitudinale Wellen und konnen nach dem Aggregatzustand der Medien unterschieden werden an deren Oberflache sie sich ausbreiten an fester Oberflache Seismische Wellen akustische Oberflachenwellen an flussiger Oberflache Schwerewellen Kapillarwellen an gasformiger Oberflache Schwerewellen Inhaltsverzeichnis 1 Oberflachenwellen in Flussigkeiten 1 1 Formen von Wasserwellen 2 Literatur 3 EinzelnachweiseOberflachenwellen in Flussigkeiten Bearbeiten nbsp Schwerewellen sudlich der Strasse von Messina Man erkennt die hohere Ausbreitungsgeschwindigkeit mit wachsender WellenlangeAn der Oberflache von Flussigkeiten konnen Schwerkraft und Oberflachenspannung als rucktreibende Querkrafte wirken welche die Rolle des Schubmoduls ubernehmen Daraus resultieren transversale Oberflachenwellen deren Ausbreitung im Allgemeinen schwer beschrieben werden kann Die Flussigkeitsteilchen an der Oberflache werden nicht von der Welle transportiert sondern bleiben ortsfest bis auf eine kleine Bewegung entlang einer kreisahnlichen Bahn mit einem Radius der der halben Wellenhohe entspricht Jedes Volumenelement der Flussigkeit durchlauft also an der Wasseroberflache eine Kurve die durch einen Kreis um ein feststehendes Zentrum auf der Mittelebene angenahert werden kann Die Wellengeschwindigkeit hangt ab von der Schwerebeschleunigung g displaystyle g nbsp der Oberflachenspannung s displaystyle sigma nbsp in N m der Dichte r displaystyle rho nbsp dem Verhaltnis Flussigkeitshohe h displaystyle h nbsp zu Wellenlange l displaystyle lambda nbsp v p h g l 2 p 2 p s r l tanh 2 p h l displaystyle v ph sqrt left frac g cdot lambda 2 pi frac 2 pi cdot sigma rho cdot lambda right cdot tanh left 2 pi cdot frac h lambda right nbsp mit der Funktion Tangens hyperbolicus Da die Geschwindigkeit von der Wellenlange abhangt zeigen diese Oberflachenwellen eine Dispersion Seitens der Protophysik wurde die Bezeichnung transversal als Gattungsbegriff im Zusammenhang mit Oberflachenwellen abgelehnt 1 Formen von Wasserwellen Bearbeiten Form Periode UrsacheKapillarwellen bis 1 s Wind Schall Ultraschall kleines Hindernis beim Stromen Schiessen oder Fliessen gewohnliche Schwerewellen 1 bis ungefahr 12 s Wind Stromungshindernis TurbulenzDunung Infraschwerewellen 0 5 bis 5 min gewohnliche Schwerewellen WindSeiches Tsunami 5 min bis mehrere Stunden Erdbeben Wind und LuftdruckanderungenGezeitenwellen 12 bzw 24 Stunden Mond Sonne jeweils die Anziehungskraft Transgezeitenwellen langperiodische Wellen gt 24 Stunden Mond Sonne SturmeLiteratur BearbeitenDemtroder Experimentalphysik Band 1 Springer Verlag ISBN 978 3662464144 Stocker Taschenbuch der Physik ISBN 978 3817118601Einzelnachweise Bearbeiten Bruno Thuring Einfuhrung in die Protophysik der Welle 1978 Berlin Duncker und Humblot S 141 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Oberflachenwelle amp oldid 191584379