¿Qué es la velocidad de onda de corte?
La velocidad de onda de corte (Vs) es la rapidez con la que una onda transversal, o secundaria (S), se propaga a través de un material sólido. A diferencia de las ondas compresionales (P), las ondas de corte desplazan las partículas en dirección perpendicular a su avance y no pueden atravesar los fluidos. La Vs es un parámetro clave en sismología, ingeniería geotécnica y ciencia de materiales: se emplea para caracterizar la rigidez del suelo, las propiedades de las rocas y el comportamiento elástico de metales y compuestos.
Cómo usar esta calculadora
Introduce el módulo de cizalla G del material en pascales (Pa) y su densidad másica ρ en kilogramos por metro cúbico (kg/m³). La calculadora devuelve la velocidad de onda de corte en metros por segundo, junto con una práctica conversión a kilómetros por segundo. Asegúrate de usar unidades del SI coherentes para que el resultado salga en m/s.
La fórmula explicada
La ecuación que rige el cálculo es $$V_s = \sqrt{\dfrac{\text{Módulo de cizalla }G\text{ (Pa)}}{\text{Densidad }\rho\text{ (kg/m}^3\text{)}}}$$ El módulo de cizalla (o de rigidez) \(G\) cuantifica la resistencia de un material a deformarse bajo esfuerzo cortante, mientras que \(\rho\) es su densidad. Un material más rígido (mayor \(G\)) transmite las ondas de corte con más rapidez, mientras que un material más denso (mayor \(\rho\)) las ralentiza. La relación de raíz cuadrada implica que la velocidad varía según la raíz cuadrada del cociente entre rigidez y densidad.
Ejemplo resuelto
Para el aluminio, \(G \approx 26\text{ GPa}\) (26.000.000.000 Pa) y \(\rho \approx 2700\text{ kg/m}^3\). Entonces $$V_s = \sqrt{\dfrac{26.000.000.000}{2700}} = \sqrt{9.629.629{,}6} \approx 3103\text{ m/s}$$ es decir, unos 3,1 km/s, un valor muy próximo a la velocidad de onda de corte del aluminio que figura en los manuales.
Preguntas frecuentes
¿Qué unidades debo usar? Usa pascales para \(G\) y kg/m³ para \(\rho\) a fin de obtener la velocidad en m/s. \(1\text{ GPa} = 1.000.000.000\text{ Pa}\).
¿Por qué Vs es siempre menor que Vp? Las ondas compresionales dependen tanto del módulo volumétrico como del de cizalla, así que viajan más rápido que las ondas de corte en un mismo medio.
¿Pueden las ondas de corte propagarse en líquidos? No. Los fluidos tienen un módulo de cizalla nulo (\(G = 0\)), por lo que \(V_s = 0\): los fluidos no pueden sostener ondas de corte.
