A szeizmikus hullámok szemléltetése
- Részletek
- Találatok: 3695
Egy földrengés keletkezésekor a föld mélyén levő vető, vagy már meglevő gyengébb rész felszakad. Ez a felhasadás növekszik és terjed tova a földrengés során, míg a kőzetekben levő felhalmozódott feszültség ki nem oldódik. Felhalmozódott. A vető felhasadási sebessége kb. 2-3 km/sec. Végül a törés lelassul, majd megáll. A rengés erősségétől és a terület sajátosságaitól függ a vető melletti elcsúszás nagysága.
A földrengés pillanatában rugalmas hullámok szabadulnak fel, amik terjedési sebessége sokkal gyorsabb, mint a vető felhasadása. A rengéshullámok 3 fő típusa: P, S és a felületi hullámok. A P hullám érkezik be először, ami nyomáshullám, rövid ideig tartó rázkódás. Az S hullám sebessége kicsit lassabb, ez a nyíró hullámcsomag érkezik meg a P után, ami főleg vízszintes irányú rázkódása és tovább tart és kicsit erősebb is mint a P. A harmadikként érkező felületi hullám halad a leglassabban, de ez a legveszélyesebb. Gördülő jellegű mozgása a legnagyobb amplitúdójú hullám, és igen romboló. Két típusa van a Rayleigh és Love hullám. A hullámtípusok a kőzetrészecskék rezgési és a hullám haladási iránya szerint különböznek. Demonstrációk letölthetők a P S és felületi hullámok tulajdonságairól: demo:
A Rengéshullámok 3 fő típusának bemutatása gyerekekkel
Ezt a felvételt megnézve mindenki megjegyzi a P és S valamint felületi hullámok jellemzőit! slinky and kids A rengéshullámok 3 fő típusa: P, S és a felületi hullámok. A P hullám csak megráz egy rövid ideig és tovább halad. Az S hullám okozta vízszintes irányú rázkódása már tovább tart, és kicsit erősebb is. A harmadikként érkező felületi hullám halad a leglassabban, de ez a legveszélyesebb, legpusztítóbb. Gördülő jellegű mozgása a legnagyobb amplitúdójú hullám, ami igen romboló. A függőleges rázkódást jól viselik az épületek, de az oldalirányú rezgéseket kevésbé.
A gyerekek a saját bőrükön tapasztalják, hogy a felületi hullámok a legpusztítóbbak!
A P és S hullámok demonstrációja az egész osztály segítségével
A diákok négyféleképpen állnak egymás mellé: diákok mint szeizmikus hullám elemei:
- Egymás mögött kinyújtott megfeszített karral az előtte levő vállához kapaszkodva (P hullám szilárd közegben)
- Egymás mögött kinyújtott megfeszített karral, ami nem éri el az előtte levő vállát (P hullám folyadékban)
- Egymás mellett állva könyököket összekapcsolva (S hullám szilárd közegben)
- Egymás mellett állva könyököket csak összeérintve (S hullám folyékony közegben)
A szilárd és folyékony közeg másképp viselkedik
A következő dolgokat tudjuk demonstrálni:
- A szeizmikus hullám a kőzetrészecskék rezgése, amit a föld belsejében keletkezett földrengések generálnak, és amik a föld mélyén keletkeznek.
- Térhullámok a szeizmikus hullámok egyik fő csoportja, amik a föld belsejében terjednek. A felületi hullámok a föld felszínén terjednek.
- Önkéntes bátor diákok segítenek (akár mindenki!) megragadják ez előttük levő vállát, és a könyöküket feszítsék ki! Minden diák 1 atomot képvisel, a karjuk pedig a kovalens kötést szemlélteti szilárd kőzetben, amik most mereven kötődnek egymáshoz.
- P hullám azaz kompressziós hullám: a molekulák mozgása/rezgése ugyan olyan irányú, mint a hullám haladási iránya a kőzetben.
- Az első részecskét érő hatás megfelel a törés létrejöttének, és az energia atomról atomra halad a kötésen keresztül, amik mereven kötik egymáshoz a molekulákat.
- S hullám azaz nyíró hullám: könyökükkel kapcsolódnak a gyerekek, ez is szilárd anyagot jelképez. A molekulák mozgása/rezgése merőleges a hullám haladási irányára a kőzetben.
- Ez is továbbítja az energiát: nyíró energia.
- FOLYÉKONY KÖZEG. Csak kinyújtják a kezeket, de nem kapaszkodnak össze a diákok. Az atomok viszonylag közel vannak egymáshoz, de szabadon tudnak mozogni, kémiai kötés nincs közöttük. A P hullám esetében ugyanaz a válasz, azaz terjed szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú anyagban is (hanghullámok).
- S hullám nem terjed folyékony és gáz halmazállapotú közegben, mert nincs az anyag részecskéi között kémiai kötés.
AZ S HULLÁM NEM TERJED A FÖLD KÜLSŐ MAGJÁBAN. Ezt árulják el a rengéshullámok.
Egy másik demonstráció az osztály aktív részvételével: diákok és a rengéshullámok
A bolond rugó
A P és S hullámok természetét szemléltethetjük a bolond rugóval is! slinky
A hullámgép
Egy „hullámgép” segítségével egyszerűen nagyon látványos bemutatót tudunk készíteni: wave machine
Legalább 5 m hosszú ragasztó szalagra 5 cm-ként egyenletesen hurkapálcikát ragasszunk fel keresztben. Kb. a fele távolságig rakjunk gumimacikat a hurkapálca két szélére. Igyekezzünk jól kifeszíteni a szalagot a demonstrációhoz, csak ekkor működik a hullámgép. Mehet a kísérlet!
A hullámgép segítségével a rengéshullámok következő tulajdonságát tudjuk szemléltetni:
- A szeizmikus hullám a kőzetrészecskék rezgése, amit a föld belsejében keletkezett földrengések generálnak
- Az első pálcika megmozdításakor adott energia több méterre eljut.
- A gumimacik fel-le mozgása mutatja hullám haladását.
- Ha megemelünk 1 macit és megbillentjük, ez a mellette levőt is megmozgatja, és az a következőt és így végighalad a szalagon az energia csekély energia veszteséggel.
- A rengéshullámok visszaverődnek a rétegek határán.
- A pálcikát magasabbra billentve nagyobb energiát tudunk adni a hullámgépnek, amivel az amplitúdó megváltozik, de a hullám sebessége nem.
- A hullám amplitúdója megváltozik onnan kezdve, ahol nincsenek a pálcikán gumimacik. Könnyebb pálcikák nagyobb amplitúdóval lengenek ki.
A szívószálakból összerakott másik hullámgép modell itt található: szívószálas hullámgép
Mi mindenre jó a szívószál!