Calculadora de velocidad de onda de corte

Una calculadora de velocidad de onda de corte convierte el módulo de corte y la densidad de masa de un material en la rapidez de una onda S. El modelo es un sólido lineal-elástico, homogéneo e isótropo: las ondas de corte de pequeña amplitud viajan a una única velocidad independiente de la frecuencia, con movimiento de las partículas perpendicular a la dirección de propagación. Un módulo de corte negativo se rechaza igualmente porque la raíz cuadrada abandonaría los números reales. Un módulo nulo con densidad positiva sí se admite y produce vs igual a cero, el límite de fluido ideal que no puede transportar una onda S.

Qué significa la velocidad de onda de corte en un sólido elástico

En un sólido lineal-elástico, homogéneo e isótropo, una onda de corte —también llamada onda S u onda secundaria— es una onda de volumen cuyo movimiento de partículas es perpendicular a la dirección de avance. Su velocidad de fase la fija el cociente entre la rigidez a cortante y la inercia: vs es igual a la raíz cuadrada del módulo de corte G dividido entre la densidad de masa ρ. Con G en pascales (newtons por metro cuadrado) y ρ en kilogramos por metro cúbico, vs queda en metros por segundo.

Físicamente, un módulo de corte más rígido restablece más de prisa un elemento cizallado, de modo que la perturbación se adelanta; un material más denso tiene más inercia por unidad de volumen y la misma tensión restauradora lo acelera menos, así que la onda se frena. Los fluidos tienen módulo de corte nulo, de modo que no pueden sostener una onda S en este modelo, y la calculadora devuelve velocidad cero cuando G es cero a densidad positiva.

La fórmula es el límite isótropo de la ecuación de Christoffel para una polarización puramente transversal; no incluye atenuación, anisotropía, acoplamiento con el fluido de poros ni correcciones de deformación finita. La clasificación geotécnica de emplazamientos, la microzonificación sísmica y los ensayos de columna resonante citan vs porque es el número que convierte un G medido y un ρ conocido en velocidad de propagación, o a la inversa convierte un tiempo de viaje medido en una rigidez.

Al profesorado y a quien revisa le importa tanto el rechazo de la densidad nula como el propio cálculo, porque un estudiante que fija ρ en cero ha salido del modelo de sólido continuo. La ruta de comprobación recalcula el cociente y la raíz cuadrada con el mismo redondeo fijo usado en los campos publicados, de modo que una respuesta correcta siempre incluye pasos que puede verificar en pruebas u hojas de ejercicios.

Consejos prácticos, unidades y búsquedas relacionadas

Mantenga el módulo de corte y la densidad dentro del rango absoluto publicado para que el cociente y la raíz cuadrada no desborden hacia resultados no finitos que el solucionador deba rechazar. Cuando controle el cliente, prefiera enviar números en lugar de cadenas preformateadas; los números en forma de cadena solo se aceptan si cumplen un patrón numérico finito estricto.

Use unidades coherentes del SI: pascales y kilogramos por metro cúbico producen metros por segundo; si su problema viene en gigapascales o en gramos por centímetro cúbico, convierta primero (un gigapascal son mil millones de pascales; un gramo por centímetro cúbico son mil kilogramos por metro cúbico). La roca cortical típica se sitúa cerca de unos pocos kilómetros por segundo; el acero estructural es del mismo orden; los suelos no consolidados son mucho más lentos.

Esta página está pensada para quienes buscan una calculadora de velocidad de onda de corte, rapidez de onda S a partir del módulo y la densidad, o vs igual a raíz cuadrada de G entre rho en línea; no es una herramienta de velocidad de onda en cuerda tensa, ni una calculadora de tensión cortante, ni un solucionador anisótropo completo.

Prefiera esta capacidad cuando ya disponga de G y ρ bajo los supuestos lineal-elásticos isótropos; si su fuente es un problema enunciado, extraiga esos dos números y convierta las unidades primero.