Vagues à deux dimensions

Nous expliquons quelles sont les vagues de deux dimensions, leurs caractéristiques, les types qui existent et donnent plusieurs exemples

Onde à deux dimensions produites par la perturbation en un point à la surface de l'eau d'un étang, vu du haut. Le motif circulaire formé par la crête et les vallées d'ondes peuvent être visibles

Que sont les vagues à deux dimensions?

Ils sont vagues à deux dimensions Ceux dont les fronts se déplacent sur un avion, comme c'est le cas des vagues qui se forment à la surface de l'eau calme, en raison d'une petite perturbation.

De la même manière, les ondes formées à la surface de l'eau immobile dans un seau sont à deux dimensions, lors de la baisse d'une goutte d'eau. Puis des vagues se forment, dont les crêtes et les vallées forment des cercles concentriques autour du point de perturbation, se propageant radialement et hors, dans les deux dimensions de l'interface d'eau avec l'air avec l'air.

Le type d'onde à deux dimensions le plus courant qui se produit dans l'interface de deux moyens différentes, par exemple l'air et l'eau, ou l'air et la surface de la Terre.

Mais ils peuvent également se produire dans l'interface de deux liquides de densité différente, ou dans les couches de sous-sol, à une vitesse de propagation différente.

Les ondes électromagnétiques bidimensionnelles peuvent également être formées dans l'interface de deux médias de la constante diélectrique différente, comme dans les ondes radio qui étalent la surface de la Terre.

Caractéristiques des vagues à deux dimensions

La caractéristique distinctive des vagues à deux dimensions est qu'elles se propagent en deux dimensions, c'est-à-dire que les fronts d'onde se déplacent sur une surface. En outre:

• La surface de propagation des ondes à deux dimensions est généralement un plan, mais les ondes qui se propagent à la surface d'une sphère peuvent également être considérées comme deux dimensions, car il n'y a pas de propagation dans la direction radiale.
• Les ondes à deux dimensions peuvent être longitudinales, transversales ou une combinaison des deux. Ce qui compte, c'est que la direction du mouvement des fronts d'onde se produit sur une surface (deux dimensions).
• Ils se produisent généralement dans les deux médias avec différentes propriétés élastiques ou diélectriques.
• Ils peuvent également se produire dans un environnement homogène à trois dimensions, si la perturbation initiale se produit dans deux directions et que la troisième direction reste inchangée.

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Types de vagues à deux dimensions

Ondes mécaniques

Les ondes mécaniques sont comprises comme celles qui nécessitent un milieu de propagation de matériau, qui peut être un gaz, un liquide ou un solide.

Dans les ondes mécaniques, une perturbation est un petit déplacement du substrat en équilibre, qui génère ainsi une force réparatrice. Cette force est responsable de la production de l'impulsion ou de l'onde qui se propage à travers le milieu.

Ondes électromagnétiques

Contrairement aux ondes mécaniques, les ondes électromagnétiques ne nécessitent pas de moyennes de propagation, car elles sont capables de se propager par vide.

Cependant, les ondes électromagnétiques en deux dimensions sont généralement formées dans l'interface de deux médias telles que le vide et une surface diélectrique, ou vide et une surface conductrice, comme un métal. 

Exemples de oNDAS à deux dimensions

Vagues mécaniques à deux dimensions

Ils sont très variés, certains exemples sont les suivants:

1.- Vagues sur une membrane tendue

Exemples d'entre eux sont les ondes stationnaires qui se forment à la surface d'un tambour.

2.- Ondes gravitationnelles à la surface de l'océan

Ce sont ceux qui forment les vagues de la mer, et leur comportement est régi principalement par la force de la gravité, en d'autres termes, par le poids de l'eau elle-même.

3.- Ondes de surface interfaciales

Ils sont formés dans l'interface de deux médias, par exemple sur la surface immobile d'un lac et de l'air au-dessus.

Contrairement aux vagues de la mer, dans lesquelles la force de restauration est le poids, la propagation des petites vagues d'un lac est en grande partie due à la tension superficielle de l'eau. C'est la même force qui permet aux petits insectes de marcher le long de la surface de l'eau calme, ou une épingle en acier mince flotter dedans.

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4.- Ondes sismiques superficielles

Ce sont des vagues à deux dimensions qui se propagent parallèles à la surface de la Terre. Ils remplissent l'équation des vagues pour les milieux élastiques et son amplitude se désintègre rapidement avec la profondeur, en raison de la perte totale d'effort élastique à la surface exposée à l'atmosphère.

Parmi les ondes sismiques qui se propagent sur la surface de la Terre, ils se démarquent:

• Le Les vagues d'amour, dans lequel la perturbation est parallèle à la surface.
• Le Vagues de Rayleight, dont la polarisation est perpendiculaire à la direction de propagation, et ils sont aussi un peu plus rapides que les vagues d'amour.

L'onde à deux dimensions de Love est une onde sismique transversale qui se propage parallèle à la surface de la Terre et son amplitude se désintègre rapidement dans la direction perpendiculaire. Source: Wikimedia Commons

La vitesse de propagation dans ce type de vague dépend de la longueur d'onde, ils sont donc considérés comme des ondes dispersives.

5.- Stoneley vagues

Ce sont des ondes élastiques transversales qui se propagent de manière à deux dimensions sur l'interface de deux matériaux solides avec un module d'élasticité différent.

Vagues électromagnétiques à deux dimensions

Des ondes électromagnétiques à deux dimensions sont également présentées, telles que:

1.- Ondes SPP (Plasmon de surface polariton) 

Ce sont des ondes électromagnétiques qui voyagent le long de la surface à deux dimensions formée par un conducteur métallique et un isolant.

Le nom provient du fait que ce type d'onde produit une polarisation (ou une séparation de charge induite) sur la surface métallique et également une onde électromagnétique dans l'environnement près de cette surface.

Les deux vagues, qui proviennent de la séparation de la charge dans le métal et l'onde électromagnétique, se déplacent ensemble le long des deux dimensions de la surface métallique.

2.- Ondes de rasant de Norton

Ce sont des ondes radio qui voyagent en parallèle à la surface de la Terre, après leur courbure, donc les ondes deux dimensions sont considérées.

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Ce sont les appels Ondes radio à ondes longues, dont la fréquence est en dessous des trois mégahertzios. 

De telles ondes sont facilement diffractes, et c'est pourquoi elles peuvent entourer les obstacles et suivre la courbure terrestre, se propageant ainsi à de grandes distances.

3.- Sommerfeld-Zenneck Waves superficiels

Ces ondes électromagnétiques à deux dimensions sont transférées en parallèle à l'interface plate de deux milieux homogènes, mais avec une allocation électrique différente.

Dans la direction orthogonale jusqu'à l'interface plate, l'amplitude de ces ondes s'estompe de façon exponentielle. Pour cette raison, ils sont considérés comme authentiquement à deux dimensions, se propageant uniquement le long de la surface qui sépare les deux supports.