p波とs波について

質問

都内の高校に通う高(2)ですが、先日地学のレポートでｐ波とｓ波に関する事を提出しました。
返却されたのですが、再提出扱いになっていた箇所を自己解決できないのでアドバイスの程お願い致します。
ｐ波とｓ波の速度が違う理由を述べる時に、ｐ波が体積変化の伝わりですからコイルバネと例え、ｓ波がねじれに対する復元力によるものですから波と例えて、同じ力で同時に出発した時、早く辿り着くのは一直線の方だからｐ波の方が速度が速いと述べたのですが、それは的外れだと赤で書かれてしまいました。

この例えも自分なりに精一杯考えて導き出した考えだったのですが、頭から否定されてしまいどうしようもない状態です…どなたかわかりやすいように教えて頂けないでしょうか？お願い致します(m_m)

回答No.6

puni2

もと高校で地学の教員をしていた者です。
質問に気づくのが遅かったので，もう提出されているかもしれませんが，一応コメントしておきましょう。

No.3へのお礼：
>確かにその通りですね；；だから、この説明はダメだったんでしょうか？
たぶんそういうことなのだろうと思います。
元のレポートを書く際に，おそらく，モホ面はどうやって見つけられたかという話と混ざってしまっていたのではありませんか。

モホ面の話は，確かに，「震源からある程度遠い地点には，深いところを迂回してきた波の方が先に着く」ということですから，経路が絡んできます。
しかしその場合は，同じ波（PならP，SならS）どうしで比べないと意味がないですよね。
つまり，同じP波でも直接波と屈折波があって，ある程度遠くなると屈折波の方が先に届く，ということです。
それに対して，今回のレポートでは，同じ経路でもP波とS波があって，速さが違う，という問題を考えるわけですから，別の話ということになりますよね。

あと，もう一つ気になったのが，「ｓ波がねじれに対する復元力によるものですから波と例えて」というところです。
実際のレポートではまた違った言い回しだったのかも知れませんが，もし「波にたとえる」というような言い方をした場合は，「P波も波である」という突っ込みが入ると思います。
「水面で発生する波浪」などの表現なら，一応オッケーです。
（一応，と言ったのは，厳密にいうと水面の波は「表面波」という種類の波で，P波とはちょっと違うのです。地震でも表面波は発生します。P波やS波に比べると，遠くまでよく伝わる性質があります。）

ただ，同じ媒質の中を伝わる場合に，疎密波（縦波）と横波とではなぜ前者の方が速いか，という理由は，高校の範囲を超えます。
大学で「弾性体の力学」というのを学ぶと出てくるのですが（No.2さんの紹介されたページにあるような式も登場します），それを高校生に求めているとは思えませんし…。

ちなみに，P波は縦波ですが，それが伝わってきて起きる初期微動は縦揺れとは限りません。（ということは理解していますか？　けっこう勘違いしている人がいます。）

回答No.5

SaySei

小難しい話を省くなら、以下のページの内容でいかがでしょう？

参考URL：

http://contest.thinkquest.gr.jp/tqj2000/30295/mechanism/earthquake/pands.html

回答No.4

moby_dick

念のため補足します。

縦波は、進行方向と同じ向きの振動が、進行方向に伝わります。
横波は、進行方向に直角な振動が、進行方向に伝わります。

回答No.3

moby_dick

＞同時に出発した時、早く辿り着くのは一直線の方だからｐ波の方が速度が速いと
これは、速度の同じものが近道をした方が早くつくことを言っているだけです。
勿論、行程は同じです。（でも、行程のことを言う必要はありません。）

No.2さんのように理由は抜きにして、違う仕組みの振動なのでｐ波が速いとします。

小さい修正は、
ねじれ→ずれ
体積変化→圧縮・伸張

お礼

あ、なるほど！確かにその通りですね；；だから、この説明はダメだったんでしょうか？
僕の駄文を修正してくださり、感謝です。

回答No.2

shkwta

http://wwwsoc.nii.ac.jp/geod-soc/web-text/part4/4-8/4-8-3.html
↑ここに説明が書いてあって、要するに等方的（どちらの方向にも同じ力学的性質をもつという意味）な物質では、「圧縮・伸張」に対する復元力は、「ずれ」に対する復元力より大きい、ということです。
なぜそうなるかの説明は高校レベルを超えます。

お礼

圧縮・伸張と聞いて風船使って説明できないかなと思いましたが、無理そうですね…
確かにページ見てもさっぱりですが、shkwtaさんが要約してくださっておかげで少しタメになりました＾＾

回答No.1

ojisan7

弾性波動の速さは、「ひずみ」とか「応力」が関係します。しかも、方向が関係するので、一般的には「テンソル」になります。これは、高校生には少し難しいと思います。（高校生には、ちょっと、無理だと思います。）

「的外れだと赤で書かれてしまいました。」・・・これも、かわいそうすぎると思います。

高校生にわかりやすいように説明することは、今の私にはできません。

ごめんなさい。

お礼

やっぱり物理学の域でしたか…
テンソルとか初めて聞きました。他のクラスメイトも全滅で中には諦めている人もいるのですが、もう少し頑張ってみます＾＾；；