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浅谈地震纵波与横波及板块表现

(2011-11-05 11:36:38)
标签:

地震波

纵波

横波

应力

杂谈

分类: 原创

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 



浅谈地震纵波与横波及板块表现

 



浅谈地震纵波与横波及板块表现
浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现

剪切纵波

  



   

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现


  

 

               

 日本地震01

 

               

 日本地震02

 



浅谈地震纵波与横波及板块表现

 


浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 


浅谈地震纵波与横波及板块表现
 
 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现
浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

  地震所产生的横波与纵波在本质上没有什么区别。当地震的震源纵波到达地面时,人们感到地震的时候,断裂板块的一张一合产生的地面剪切纵波才刚开始产生,这就是大地震时我们先感到上下震动后左右摇动的原因。而地震的纵波传递速度比横波的传递速度快的说法,我个人认为可能应该有误。

   地震的震源所产生的震源纵波和断裂板块所产生的剪切纵波都是由于地球内部排出气体所造成。气体冲破地壳以前,主要表现出震源纵波特性,气体冲破地壳以后,主要表现出剪切纵波的特性。

  维持板块张合产生的剪切纵波的剪切力主要来自排出气团(气团由大小不同,位置不同,形状各异的多个气室组成)的冲击力(有点象火车的蒸汽机原理又有点象一连串的多个气球先后气爆),其次才是板块的那么一点点弹性回跳的板块弹力维持板块张合产生剪切纵波。

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 

 
浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 


 

  如下图:纵波与横波的产生及特性的相互转换实验

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现


 

  任何一个振动的质点,在其振动线路上的其它质点,将会被振动的质点推拉(非弹性正碰),将振动质点的能量以纵波的形式传递出去;而靠近振动线路上的其它质点,也将会被振动的质点推拉(非弹性斜碰),将振动质点的能量以横波的形式传递出去。纵波的传递伴随着横波的产生,横波的传递伴随着纵波的产生。
  经过上面的实验,您能掌握波的特性了吗?如果将弹簧换成液体、流质体或者固体,波的特性有什么变化吗?

  本章节的内容,你要从纵波和横波的产生及特性的逐渐转换实验中去多多体会,你还可以将平面的二维实验用立体的三维实验去代替,将弹簧更换为液体、流质体或固体等,相信您一定会明白清楚地震波。因我本人语言表达能力有限,对本章节说过去说过来,都还是感到言不由衷。(内心很明白,但用语言又不能完全表达内心所想,您当然也只有用上面的实验去慢慢体会了)

  通过上面的实验,您能够明白下面这两句话吗?纵波在传递的前进的垂直线路上的其他介质会被推拉转换成横波;横波在传递的前进的垂直线路上的其他介质会被推拉转换成纵波。理论上来说,纵波到了,横波也就到了,横波到了,纵波也就到了。也就是说形变与应变是相互关联的,形变产生了,应变也就产生了;P产生了,S也就产生了,也就是压缩与剪切是同时进行的,P与S是相互共生的。

  地震波的传播速度主要与物质的弹性应力的形变率有关,物质的弹性应力的形变率越大,地震波的传播速度就越慢;物质的弹性应力的形变率越小,地震波的传播速度就越快。当物质的弹性应力的形变率趋近于零时,地震波在这种物质中的传播速度就是否应该趋近于光速?刚才是谁回答的趋近于光速,好想找他谈谈。

  下面的实验是我7岁左右玩捉野生鳝鱼时所获得的振动与波传递速度的个人心得实验,供朋友们参阅。 

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 


浅谈地震纵波与横波及板块表现


    地震特别是地震的震级决定地壳物质的初动量mv(惯性),地震波的传播规律主要就遵循惯性定律和非弹性碰撞定律。这点与液体波(水波)的传播规律在本质上是没有区别的。

 

 

 

               

 

震源气爆纵波(来源于板块断裂) 
 
 
 

 

     
 
剪切排气纵波(来源于板块张合)

 
 

  震源气爆纵波持续时间短,主要造成地壳板块断裂(用四川话的 [dàn]断更能准确形象说明), 打开地壳内部的排气通道,震源附近地壳上下震动,重力异常,建筑物坐倒(四川话)(非弹性碰撞倒塌)等;而剪切排气纵波持续时间稍长,主要造成地壳板块下面产生龙卷,地磁异常,板块的张合、移动、旋转、摇动和扭曲,板块相互摩擦,大气异常,建筑物摇倒(惯性倒塌)等。
 
 
浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现
 (初识地震波谱图)
 
  人类的地震仪器记录到的地震波,应该是已经经过了无数次地震纵波和横波相互转换并且叠加后的复合波,地震的纵波和横波是可以相互转换的,这点与电磁波的电场与磁场的相互转换有一点点相似(你能说电场的传播速度比磁场的传播速度快吗?!!)。
  20多年前在北京上学,同学们中午排着整齐队列挤(初动量)排骨,本身就是一列纵波(惯性),哪知道有两位同学被挤出了队列(非弹性碰撞),造成了队列的形变,改变了两位同学的运动方向,因而转换成了横波。纵波与横波的相互转换与法国数学家泊松推演出的弹性杆在受到纵(横)向拉伸时,横(纵)向将发生收缩应变的理论相一致,当物体的纵(横)向拉伸形变停止形变时,物体的横(纵)向收缩应变也将停止发生形变。
纵波与横波的相互转换主要与组成物质的分子(原子)结构有关。

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

    
  液体不光能传递纵波,同样也能传递横波。

    相同的力作用在不同的材料上面,就会产生不同的材料形变,一千种材料就会产生一千种的形变,形变的过程实际上就是波动的片段,今后会不会有人搞出一千种波来?!


 

  浅谈地震纵波与横波及板块表现

 


  给平静的湖面上放一垂直水面的振动物体,您将看见水波的横波(包含纵波)传递,此实验可以在太空失重的情况下用水膜来做;给平静的湖面上放一平行水面的振动物体,您将看见水波的纵波(包含横波)传递。

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 浅谈地震纵波与横波及板块表现


浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

  亚利桑那大学的公开课23讲:http://v.163.com/movie/2011/10/1/2/M7FLA3VV7_M7FLAKA12.html  里面非常肯定的说了水波是横波。

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现



浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

  好好玩!水拥有这样的张力一定可以用来传递横波!

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

  好好玩!水拥有这样的张力一定可以用来传递横波!



浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 

 浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

    抗震建筑

    夹心饼干应该是抗震建筑不错的选择。对于一些重心偏低的建筑(人民大会堂、白宫、教学楼等),如果将夹心饼干换成石墨垫或河沙垫,减少建筑物与地面之间的摩擦力,是否也能够起到非常非常好的抗震作用。采用这种结构的建筑,9级大地震也应该不会让其倒下,除非地震时地震断裂带直接穿过建筑本身,希望中国工程院早日去验证。

                                                       

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 


浅谈地震纵波与横波及板块表现

                                       金轲啃地震(个人观点)

 

 

 

 

  碰撞是质点能量的传递,波也是质点能量的传递,那么碰撞的质点能量传递与波的质点的能量传递是否应该没有什么本质的区别??!!(碰撞的拓展实验,你还可以举一反三………)

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现


    学机械振动用到了单摆,学碰撞又用到了单摆,好巧!


浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现


浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

  对于独立的纵波和横波,只适合在线状性的物体(铁轨、高架桥等)上来谈,而对于面状和三维状的物体来说,都已经不太适合,因为纵波和横波已经被相互关联了。

  如果将碰撞的过程细分,我们应该能够找到机械波传播的本质。////总的说来,机械波的传播速度主要由两部分组成,一部分是由在原子内部传播的光速组成,另一部分是由原子与原子之间的碰撞(弹性、非弹性)速度(V1/M1、V2/M2、V1´/M1 、V2´/M2)所决定。


浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

     V1的来源由机械振动的强度来决定的,如地震的震级,核弹当量,扬声器的分贝等,V1是机械波的速度构成之母;而光速C只是一个接力的传递速度,主要由构成物质的原子直径的大小来决定。


 

浅谈地震纵波与横波及板块表现


 
浅谈地震纵波与横波及板块表现

   

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 

  

浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 

  波向前传播(推进)能量的本质是采用碰撞的方式,无数的链式碰撞就将机械振动的能量传递出去,这也就是波传播能量的本质。

  任何机械波(纵波、横波、面波、水波、声波、地震波......)传播(向前推)的本质实际上都是以碰撞(弹性、非弹性)的形式将质点振动的能量传递出去,机械波的传播速度应该遵循惯性定律和碰撞定律。

    力→加速度→速度→位移→力(胡克)…→力→加速度→速度→位移→力(胡克)…→力→加速度→速度→位移→力(胡克)…→力→加速度→速度→位移→力(胡克)…→力→加速度→速度→位移→力(胡克)………(机械波的本质)

 

  多米诺骨牌的力学机制:重力-加速度-速度-位移...重力-加速度-速度-位移...重力-加速度-速度-位移...重力-加速度-速度-位移.......机械波的力学机制:弹力-加速度-速度-位移...弹力-加速度-速度-位移....弹力-加速度-速度-位移...弹力-加速度-速度-位移......横波的力学机制——无中生有!


浅谈地震纵波与横波及板块表现

    由于介质在横向方向的力为零,当然加速度也为零,速度也为零,位移也为零,势能也为零,动能也为零,能量也为零......横波的一切都为零。

  

浅谈地震纵波与横波及板块表现



浅谈地震纵波与横波及板块表现

 

 

  7岁左右(40年前)玩捉野生鳝鱼就明白了振动与波的传递,经过汶川特大地震以后,又在江湖海河边玩了近5年的水波,搞明白了波、浪、浪花产生的成因,对于机械波的传播速度的求解,我个人认为用牛顿力学定律、胡克定律、碰撞(细分过程)定律求解才应该是比较正确的。

    对于面状和三维状的物体来说,纵波到了,横波也就到了,横波到了,纵波也就到了。也就是说形变与应变是相互关联的,形变产生了,应变也就产生了;P波产生了,S波也就产生了,也就是压缩与剪切是同时进行的,P波与S波是相互共生的。 

  在本篇博文里,我已将地震波谈到了百分之九十七了,剩下的百分之三你只要将它们联系起来一起思考就能够看明白地震仪器记录到的地震波谱图为何是那个样子的了!你先仔细分析一下从3米深的水下开始向水面冒出的一个气泡所经过的所有过程,再来分析地震波谱图就简单得多了!

    对于地震波谱图的认识,我自己就分成如下三个步骤! 

 

 

浅谈地震纵波与横波及板块表现


     @微言教育@安徽省教育厅@江苏教育发布@四川教育@北京市教委@云南省教育厅微博@新疆地震局@四川省地震局@云南省地震局@北京市地震局@浙江省地震局@地球所//特大地震发生后,你们所说的纵波,实际上就是震源气体上浮到地表的过程;所说的横波,实际上就是震源气体在地表气爆的过程。  

  你们知道特大地震发生时为什么地面会先上下振动后左右摇动了吗?知道唐山大地震发生后铁轨为什么会变成扭曲形状了吗?知道大地震发生时为什么有地声发出了吗?知道海啸来临前海水为什么会退潮了吗?知道东日本大地震发生后日本国土为什么会下沉了吗?知道地震和海啸的能量来源和使用的能量计算公式了吗?知道特大地震发生后地球为何转得更快了吗?知道离开赤道的特大地震发生时为什么地面要旋转了吗?知道特大地震发生后为什么会下雨或下雪了吗?……

    核爆与天然地震波谱图的主要区别是:核爆少了天然地震的震源气体上浮到地表的过程。

  如果有机会,好想为人类建一所机械振动与机械波的实验室,亲自给教机械振动与机械波的物理老师,关注地震的爱好者,研究地震的专家院士以及对防震减灾工作拥有话语权的领导们上一堂机械振动与机械波的课程。如果你们听了我的课程,相信你们一定能够自己判断物理课本上所讲的机械振动与机械波是否正确,也一定能够正确认识地震波谱图。

  人类只有正确认识地震波谱图后,才能够正确认识地震的成因,最后才谈得上采用何种方法去对付地震。在所有关于地震波的教材中,地震的纵波传递速度比横波的传递速度快的说法,我个人认为是否可能应该有误。

 


机械波的波动强度:P=m/st     

(单位时间垂直通过单位面积的所有物质的质量总和)



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