Velocidad de onda en el agua. Ondas superficiales

Olas en superficies agua- hay una vibración acumulativa de partículas masa superficial agua bajo la influencia Fuerza externa: viento, marea, terremoto submarino, barco en movimiento, etc. La línea en la que se encuentran todos los puntos de la cima de una cresta se llama frente de onda (el frente de onda sólo se puede representar a corta distancia mediante una línea recta; generalmente es una curva suave).

Arroz. 19.8. Elementos de onda

Arroz. 19.9. Estructura de ondas ordinarias (vista superior)

Arroz. 19.10. Parámetros de onda

Parámetros de onda (sección transversal):

h- altura (como se puede ver en la Figura 19.9 (vista superior de las olas), la altura de la ola h a lo largo de su frente no es igual y va de hmin a hmax.); λ - longitud; - pendiente; C - velocidad de movimiento; N°- ángulo entre el vector de velocidad CON y dirección a norte(norte); τ es el período, es decir, el tiempo durante el cual la onda recorre su longitud.

Los parámetros de la onda también incluyen la forma de su sección transversal, por ejemplo:

Podemos distinguir un tipo de olas llamadas “crush”, que se obtienen cuando se encuentran ondas de aproximadamente la misma altura, pero provenientes de diferentes direcciones. En la multitud grandes olas El control de los barcos (incluidos los yates) es difícil.

« Oleaje muerto»tiene una forma de onda suave y plana (armónica), generalmente distancia larga(λ) y ocurre en tiempo tranquilo. Se trata de excitación debida a la inercia cuando ya no hay viento. El oleaje muerto puede ser olas, seguidas de una tormenta.

Las ondas tienen las siguientes propiedades:

• reflejado por los obstáculos (ángulo de incidencia igual al ángulo reflexiones);
• se superponen entre sí: onda reflejada hacia la principal o desde diferentes fuentes;
• preservación de la inercia durante algún tiempo (las fuerzas que provocaron las olas dejaron de actuar y las olas continúan corriendo);
• Las olas causadas por el viento no siempre se mueven en la dirección del viento. El viento puede cambiar de dirección y las olas se moverán como antes (nuevamente inercia);
• en aguas poco profundas, donde la profundidad es menor que la longitud de onda, la forma de la onda cambia, su longitud (λ) disminuye y la velocidad (s) y la altura (h) aumentan, pero el período (τ) sigue siendo el mismo;
• Las algas flotantes, las fuertes lluvias, el hielo poco profundo y el petróleo derramado suavizan las olas.

Durante nadar en yate Los parámetros de onda (h y λ) se determinan a ojo. El valor de τ se puede medir arrojando una hoja de papel al agua y poniendo en marcha un cronómetro en el momento en que la hoja aparece en la cima de la cresta. El cronómetro se detiene en la undécima aparición de la hoja en la parte superior de la cresta y se obtiene el tiempo t = 10τ. Conociendo τ y λ, podemos calcular la velocidad de la onda C=λ/τ.

Otras fórmulas de cálculo dan:

CON m/s = 0,65 × τ s 2 (o nudo C = 3 × τ s)

C m/s = 1,2√λ m; λ metro = 1,56 × τ s 2;

(durante una tormenta ).

Para aguas interiores, donde el avance de las olas es de sólo unos pocos kilómetros y predominan las olas pronunciadas, utilice la fórmula:

λ metro = τ s 2.

Las fórmulas dadas son aproximadas y válidas para ondas. tamaño promedio en el momento de su observación.

Todo navegante se enfrenta al viento y a las olas cuando navega. Todos estos componentes influyen en la marcha del yate y no sólo pueden contribuir a su marcha, sino que también pueden tener efecto dañino. La tarea del navegante es identificar los factores dañinos y reducir su influencia al mínimo si no se pueden evitar (por ejemplo, evitarlos) y, al mismo tiempo, es deseable aprovechar al máximo sus componentes beneficiosos. Esto también ocurre cuando se navega en aguas turbulentas.

1. En caso de olas que se aproximan, especialmente cuando la ola es pronunciada y su longitud es 1 ÷ 1,5 veces la eslora del yate, es muy importante elegir áreas de agua lisas (¡esto es posible! Vea la estructura de las olas, vista superior ) y no dirigir el yate exactamente contra la ola que se aproxima; un ritmo fuerte detener el yate. Es mejor exponer el pómulo a la ola y dejar que el yate se eleve suavemente hasta la cresta y luego descienda un poco. Así, el yate zigzagueará entre las olas, eligiendo zonas suaves, aduciendo y esquivando golpes fuertes, e incluso acelerando, cayendo algo al abandonar la cresta hacia el hueco. El recorrido del yate será algo más largo, pero la pérdida de tiempo en la transición será mínima.
2. R. En mar de cola o de costado, navegar el yate es un placer. La cresta que se aproxima (es mejor encontrarse con ella desde el estay de popa) recoge el yate, lo lleva hacia adelante con su pendiente y lo acelera. Surge una sensación de vuelo, que se puede prolongar eligiendo correctamente un lugar para el paso de la cresta de la ola de enfrente, en el que se pueda volver a obtener aceleración, etc. yate Seguirá un camino alargado en zigzag, pero en este caso, debido a un aumento significativo de velocidad, la ganancia será muy notoria.
   B. Si el avance del yate va por delante de las olas, se debe cambiar la dirección del movimiento del yate para que no se apoye contra el siguiente. montaña de agua, pero iría oblicuo por él y sería recogido nuevamente por la ola. El recorrido alargado queda más que compensado por el aumento de velocidad del yate. En todos los casos, al abandonar la cresta descienden un poco y al ascender se elevan.

Interacciones descritas yates con olas acostumbran rápidamente al timonel al control automático. ¡Esto es sorprendente, pero cierto!

• Ondas de fricción:
  
  
  • viento, formado como resultado de la acción del viento
  
  
  • profundo
  
  


• Maremotos.


• Ondas gravitacionales:
  
  
  • ondas gravitacionales en aguas poco profundas
  
  
  • ondas gravitacionales en aguas profundas
  
  
  • Ondas sísmicas (tsunamis) que surgen en los océanos como resultado de un terremoto (o Actividad volcánica) y alcanza alturas de 10 a 30 m cerca de la costa.
  
  
  • olas del barco
  
  

Las ondas de viento surgen con el viento; cuando el viento cesa, estas ondas en forma de oleaje muerto, desvaneciéndose gradualmente, continúan moviéndose en la misma dirección. Las olas del viento dependen del tamaño del espacio de agua abierto para la aceleración de las olas, la velocidad del viento y el tiempo de acción en una dirección, así como de la profundidad. A medida que disminuye la profundidad, la ola se vuelve más pronunciada.
Las olas del viento son asimétricas, su pendiente de barlovento es suave y su pendiente de sotavento es pronunciada. Ya que el viento está encendido parte superior las olas actúan con más fuerza que en la inferior, la cresta de la ola se desmorona formando “corderos”. En mar abierto, los "lamblets" se forman con un viento llamado "fresco" (viento de fuerza 5 y velocidad de 8,0-10,7 m/s, o 33 km/h).
Hinchar- excitación que continúa después de que el viento ya ha amainado, se ha debilitado o ha cambiado de dirección. Una perturbación que se propaga por inercia en completa calma se llama oleaje muerto.
Cuando ondas de diferentes direcciones se encuentran en un área determinada, una aplastar. La acumulación caótica de ondas que se forma cuando las ondas directas se encuentran con las reflejadas también es aplastar.
Cuando las olas pasan sobre bancos, arrecifes y rocas, interruptores.
El acercamiento de las olas a la orilla con un aumento de altura e inclinación y posterior vuelco se llama navegar.

El oleaje se pone personaje diferente dependiendo de qué orilla: poco profunda (que tiene pequeños ángulos de inclinación y un gran ancho de pendiente submarina) o profunda (que tiene pendientes importantes de pendiente submarina).

El vuelco de la cresta de una ola en movimiento sobre una orilla empinada se forma fallas inversas, teniendo una gran fuerza destructiva.

© Yuri Danilevsky: tormenta de noviembre. Sebastopol

Cuando el oleaje se produce cerca de una costa profunda que se eleva abruptamente desde el agua, la ola se rompe sólo cuando golpea la orilla. En este caso, se forma una ola inversa, que se encuentra con la siguiente y reduce su fuerza de impacto, y luego entra una nueva ola y vuelve a golpear la orilla.
Estas olas impactan en caso de gran oleaje o fuerte emoción A menudo van acompañados de marejadas de olas de una altura considerable.

© Tormenta en Sebastopol, 11 de noviembre de 2007

En las costas del Mar Negro, la fuerza del impacto de las olas puede alcanzar las 25 toneladas por 1 m 2.
Al girar hacia arriba, la ola recibe una fuerza enorme. En Islas Shetland, al norte de Escocia, se encuentran fragmentos de rocas de gneis que pesan entre 6 y 13 toneladas, arrojados por las olas a una altura de hasta 20 m sobre el nivel del mar.

El rápido movimiento de las olas y el oleaje hacia la orilla se llama rodar hacia adelante.

Las olas son regulares cuando sus crestas son claramente visibles, e irregulares cuando las olas no tienen crestas claramente definidas y se forman sin ningún patrón visible.
Pico de las olas perpendicular a la dirección del viento en mar abierto, lago, embalse, pero cerca de la orilla toman posición paralelo a la costa, corriendo hacia las orillas.
La dirección de propagación de las olas en mar abierto está indicada en la superficie del agua por una familia de franjas paralelas de espuma: las huellas del colapso de las crestas de las olas.

Olas generadas en superficie libre agua, ponen en movimiento el aire en contacto con ellos. En la mayoría de los casos, la masa de este aire puede despreciarse en comparación con la masa del líquido. Entonces la presión sobre la superficie libre del líquido será igual a presión atmosférica Las observaciones muestran que con el movimiento ondulatorio más simple partículas individuales la superficie libre del agua se describe mediante trayectorias que coinciden aproximadamente con un círculo. En un sistema de referencia que se mueve junto con las ondas a la velocidad de su propagación, el movimiento ondulatorio es obviamente un movimiento constante (Fig. 80). Sea la velocidad de propagación de la onda igual a c, el radio del círculo descrito por una partícula de agua ubicada en una superficie libre sea igual y el período de revolución de esta partícula a lo largo de su trayectoria sea igual a Entonces en el sistema de referencia indicado la velocidad de la corriente en las crestas de las olas será igual a

y en los valles de las olas

Dado que la diferencia de altura entre las posiciones más alta y más baja de los puntos en la superficie libre es igual, aplicando la ecuación de Bernoulli a la línea de corriente ubicada en la superficie libre, obtenemos:

o, después de sustituir en su lugar y sus valores,

de donde se sigue que

El radio no está incluido en esta fórmula, por lo tanto, la velocidad de propagación de las olas no depende de la altura de las olas. Cuando las ondas se propagan, la cresta de la onda se mueve con el tiempo a través de una distancia llamada longitud de onda, por lo tanto,

Eliminando el período de las igualdades (60) y (61), obtenemos:

Así, en el caso de las ondas en la superficie del agua, su velocidad de propagación, a diferencia de las ondas sonoras, depende en gran medida de la longitud de onda. Las ondas largas viajan más rápido que las cortas. Ondas de diferentes longitudes pueden superponerse entre sí sin que se note una perturbación mutua. En este caso, las ondas cortas parecen ser levantadas por las ondas largas, pero luego las ondas largas avanzan y las ondas cortas permanecen detrás de ellas. En la figura 1 se muestran las líneas de corriente en un sistema de referencia estacionario con respecto al agua no perturbada. 81. Por la ubicación de las líneas de corriente se desprende claramente que la velocidad del agua disminuye muy rápidamente al aumentar la profundidad, es decir, en proporción a la disminución del valor, por lo tanto, a una profundidad igual a la longitud de onda, la velocidad es sólo la velocidad en; la superficie libre.

Arroz. 81. Líneas de corriente del movimiento ondulatorio.

La teoría exacta muestra que la fórmula (62) es válida sólo para olas bajas, independientemente de su altura. Para olas altas, la velocidad c es en realidad de varios Además el valor dado por la fórmula (62). Además, cuando olas Altas las trayectorias de las partículas de agua ubicadas en la superficie libre no están cerradas: el agua en la cresta de la ola avanza distancia más larga, que al que regresa en el valle de la onda (ver. lado derecho arroz. 81). En consecuencia, con olas altas, el agua se transfiere hacia adelante.

Para ondas cortas factor importante Además de la gravedad, también existe la tensión superficial. Se busca suavizar superficie de onda, y por tanto aumenta la velocidad de propagación de las ondas. La teoría muestra que en este caso la velocidad de propagación de la onda es igual a

donde C es la constante capilar. Para ondas largas el papel predominante lo desempeña el primer término bajo el signo raíz, y para ondas cortas, por el contrario, es el segundo término. Para longitud de onda

la velocidad de propagación c tiene valor mínimo, igual

Por lo tanto, para dinas de agua/cm,

Las ondas cuya longitud es mayor se llaman gravitacionales y las ondas cuya longitud es más corta se llaman capilares.

La velocidad de propagación del grupo debe distinguirse de la velocidad de movimiento de las crestas de las ondas, llamada velocidad de fase (la llamamos velocidad de propagación de las ondas arriba y la denotamos con c).

ondas, llamadas velocidad de grupo y denotadas por c. La forma más sencilla de explicar el significado de este concepto es con el ejemplo del movimiento resultante de la superposición de dos ondas que tienen amplitudes iguales, pero ligeramente diferente en longitud. Tengamos una onda sinusoidal

donde A es la amplitud, el tiempo y algunos coeficientes. Al aumentar en y o y, el seno toma el mismo valor, por lo tanto, la cantidad

es la longitud de onda y la magnitud

hay un período de oscilación. Si

es decir, si

entonces el argumento del seno no depende del tiempo, por lo tanto la ordenada y no depende del tiempo. Esto significa que toda la onda, sin cambiar su forma, se mueve hacia la derecha con una velocidad

Superpongamos una segunda ola a esta ola.

es decir, una onda con la misma amplitud A, pero con valores ligeramente diferentes. El movimiento resultante será.

En aquellos puntos del eje x en los que coinciden las fases de ambas oscilaciones, la amplitud es igual en los mismos puntos en los que coinciden las fases de ambas oscilaciones.

son opuestos, la amplitud es cero. Este fenómeno se llama paliza. Aplicando la conocida fórmula

obtendremos:

En esta igualdad el término

representa una onda cuyos coeficientes son iguales a los valores promedio de y, respectivamente, el multiplicador

que cambia lentamente para valores pequeños de las diferencias, puede considerarse como una amplitud variable (Fig. 82).

Arroz. 82. batir

El grupo de ondas termina en el punto donde se forma el coseno. igual a cero. La velocidad de movimiento de este punto, denominada velocidad de grupo c, en base a consideraciones similares a las anteriores, es igual a

Para grupos largos, es decir. para tiempos lentos, con suficiente precisión podemos suponer que

Para las ondas que surgen bajo la influencia de la gravedad, de la fórmula (60) tenemos:

Pero, según la igualdad (65),

por eso,

Por otro lado, sustituyendo el valor de la igualdad (64) en la fórmula (62), obtenemos:

De aquí, diferenciando respecto a y teniendo en cuenta la igualdad (67), encontramos:

Por tanto, los grupos de ondas se propagan a una velocidad c, igual a la mitad velocidad de fase, en otras palabras, las crestas de un grupo de ondas se mueven a una velocidad dos veces más rápida que el propio grupo de ondas; Al final del grupo aparecen nuevas olas todo el tiempo, y al final del grupo desaparecen. Este fenómeno es muy fácil de observar en las ondas provocadas por la caída de una piedra en aguas tranquilas.

Todo lo anterior se aplica no sólo a las ondas en la superficie del agua, sino también a cualquier otra onda cuya velocidad de fase dependa de la longitud de onda.

Otro tipo de grupo de olas son las olas que aparecen en la superficie del agua cuando un barco se mueve. Se puede obtener fácilmente un patrón de ondas muy similar a las olas de los barcos si se fuerza a la superficie del agua profunda y en reposo a moverse con velocidad constante fuente puntual de perturbación de presión. El movimiento resultante se puede estudiar matemáticamente. Según los cálculos de V. Thomson (Lord Kelvin), Ekman y otros, se obtiene el sistema de ondas que se muestra en la Fig. 83, en el que las crestas de las olas se indican mediante líneas inclinadas. Este sistema de ondas se mueve junto con la fuente de perturbación. Longitud ondas transversales basado en la fórmula (62) es igual a

donde c es la velocidad de movimiento de la fuente de perturbación. Cuando un barco se mueve, se forman dos sistemas de tales ondas: uno cerca de la proa y el otro cerca de la popa del barco, y las olas de ambos sistemas interfieren entre sí.

Arroz. 83. Sistema de ondas formado cuando Movimiento uniforme en la superficie del agua de la fuente de perturbación de presión

La velocidad de grupo de las ondas capilares, como se puede demostrar fácilmente mediante cálculos similares a los realizados para ondas gravitacionales, mayor que la velocidad de fase, es decir, en el caso límite de ondas muy pequeñas, 1,5 veces. En consecuencia, si la fuente de perturbación se mueve a una velocidad constante, entonces hay grupos de ondas delante de ella. Cerca del sedal de una caña de pescar sumergida en un río, cuya velocidad de flujo es superior a 23,3 cm/s, se forman ondas capilares aguas arriba y ondas de gravedad aguas abajo, y estas últimas tienen aproximadamente la misma forma que en la figura. 83, y los primeros divergen aguas arriba en forma de arcos circulares. A velocidades de movimiento de la fuente de perturbación inferiores a 23,3 cm/s, no se forman ondas.

En la superficie de contacto de dos líquidos. varias densidades, situados uno encima del otro, también pueden aparecer ondas. Si ambos líquidos están inmóviles y sus densidades son iguales, entonces el cálculo teórico da el valor de la velocidad de fase de las ondas.

Si el fluido superior fluye a una velocidad relativa a la inferior, entonces la teoría muestra que las ondas resultantes son estables sólo si su longitud es suficientemente grande. Las ondas cortas, tal como se mostró en el § 7 para el movimiento de dos flujos de líquido a lo largo de la interfaz, son inestables, lo que conduce a la mezcla de ambos líquidos en zona intermedia; esta mezcla restablece la estabilidad del flujo. A medida que aumenta la velocidad, el límite entre inestabilidad y estabilidad se desplaza hacia ondas con longitudes de onda más largas. Ondas de este tipo también pueden surgir en la atmósfera en el límite de dos capas de aire de diferentes densidades que se mueven entre sí; A veces estas ondas se hacen visibles mediante la formación de las llamadas nubes onduladas.

Cuando el aire se mueve sobre la superficie del agua, también se forman ondas. Sin embargo, la teoría de tales ondas, basada en el supuesto de la ausencia de fricción, conduce a resultados que contradicen

realidad. Así, por ejemplo, los cálculos de V. Thomson mostraron que la velocidad mínima del viento necesaria para la formación de olas en la superficie del agua debe ser un número redondo, y aparecen olas que tienen una velocidad mínima de propagación cm/seg y una longitud de onda cm. (Por supuesto, a velocidades de viento más altas, olas con mayor longitud). Mientras tanto, en realidad, para la formación de olas es suficiente un viento con velocidad. Según la investigación de Jeffrey, esto se explica porque debido a la fricción, la distribución de la presión sobre la superficie de la ola se vuelve asimétrica y, por tanto, la distribución de la presión sobre la superficie de la ola se vuelve asimétrica. El viento, si su velocidad es mayor que la velocidad de fase de las olas, realiza trabajo sobre la cresta de cada ola. Motzfeld, al medir la distribución de presión en la superficie de modelos de ondas de agua, encontró que la resistencia que el aire proporciona al movimiento de las olas es proporcional a un grado y medio de inclinación de la superficie de la ola en el punto de inflexión con respecto al horizonte, así como el cuadrado de la diferencia entre la velocidad del viento y la velocidad de fase de las olas. Además, Motzfeld encontró mediante cálculo que la inclinación de la superficie de la onda en el punto de inflexión, dependiendo de la velocidad de fase c, es mayor en

Esta velocidad c corresponde, según la fórmula (62), a una onda de longitud

Si tenemos en cuenta la tensión superficial, que Motzfeld no tuvo en cuenta, el cálculo muestra que, de acuerdo con las observaciones, un viento con una velocidad ligeramente superior a 23,3 cm/s es suficiente para provocar ondas luminosas en la superficie de la superficie. agua.

Las fórmulas derivadas anteriormente sólo son adecuadas para olas en aguas profundas. Siguen siendo bastante precisos si la profundidad del agua es igual a la mitad de la longitud de onda. A profundidades menores, las partículas de agua en la superficie de la onda describen trayectorias elípticas en lugar de circulares, y la relación entre la longitud y la velocidad de propagación de la onda es más compleja que para las olas en aguas profundas. Sin embargo, para olas en

aguas muy poco profundas, así como para olas muy largas en agua media La dependencia recién indicada vuelve a adoptar una forma más simple. En ambos casos recientes Los movimientos verticales de las partículas de agua en la superficie libre son muy insignificantes en comparación con los movimientos horizontales. Por tanto, podemos suponer nuevamente que las ondas tienen una forma aproximadamente sinusoidal. Dado que las trayectorias de las partículas son elipses muy aplanadas, se puede despreciar la influencia de la aceleración vertical en la distribución de la presión. Entonces, en cada vertical la presión cambiará según una ley estática, y las diferencias en las alturas del líquido determinarán casi sólo las aceleraciones horizontales. Nos limitaremos aquí a los cálculos sólo para el caso del movimiento del “eje” de agua que se muestra en la Fig. 84. Estos cálculos son muy simples y los utilizaremos en el futuro para estudiar la propagación de las perturbaciones de presión en un material compresible. medio (véase el § 2 del Capítulo IV).

Arroz. 84. Eje en la superficie del agua.

Supongamos que en la superficie del agua sobre un fondo plano, un eje con un ancho que aumenta el nivel del agua de a se propaga a una velocidad c de derecha a izquierda. Supongamos que antes de la llegada del eje el agua estaba en reposo. La velocidad de su movimiento después de que sube el nivel se denotará por Esta velocidad, que no coincide en absoluto con la velocidad de propagación del eje, es necesaria para provocar un movimiento lateral del volumen de agua en zona de transición ancho hacia la derecha y así elevar el nivel del agua de una altura a una altura Suponemos por simplicidad que la inclinación del eje es constante en todo su ancho, por lo tanto es igual a Entonces, siempre que la velocidad sea lo suficientemente pequeña como para que sea igual a Entonces. se puede despreciar en comparación con la velocidad c del eje de propagación, la velocidad vertical de subida del agua en el área del eje será igual a y la diferencia de altura también debe ser pequeña, por lo tanto, esta ecuación es aplicable solo a; ejes bajos, por lo que la condición que acabamos de mencionar está completamente justificada.

La relación cinemática (72) debe ir acompañada de una relación dinámica, que puede derivarse fácilmente de la siguiente manera. Un volumen de agua con un ancho en la zona del eje está en movimiento acelerado, ya que las partículas que componen este volumen inician su movimiento en el borde derecho con velocidad cero, y en el borde izquierdo tienen velocidades. Tomemos una partícula de agua en la zona del eje. El tiempo durante el cual el eje pasa sobre esta partícula es obviamente igual a

por lo tanto la aceleración de la partícula será

El volumen de agua en el área del pozo, si se toma su espesor en la dirección perpendicular al plano de la figura. igual a uno, tiene una masa donde Además, cada oleaje posterior no se propaga en aguas tranquilas, sino en agua que ya se mueve hacia la derecha a gran velocidad. Esto lleva al hecho de que los oleajes posteriores alcanzan a los anteriores, lo que da como resultado un oleaje pronunciado. de altura finita.

El estudio de la propagación de un eje de altura finita se puede realizar utilizando el teorema del momento exactamente de la misma manera que se hizo en el § 13 al considerar la expansión repentina de un flujo. Para que el movimiento del agua durante la propagación del eje se considere estable, el cálculo debe realizarse en un sistema de referencia que se mueva junto con el eje. La velocidad de propagación del eje de altura final es mayor que

Hasta ahora sólo hemos considerado unidimensional(1-d ) ondas, es decir, ondas que se propagan en una cuerda, en lineal ambiente. No menos familiar para nosotros bidimensional ondas en forma de largas crestas montañosas y depresiones en bidimensional superficie del agua. El siguiente paso que debemos dar al analizar las ondas es entrar en el espacio de dos ( 2-d ) y tres ( 3D ) mediciones. De nuevo nada nuevo principios fisicos no será utilizado; la tarea es simplemente descripción procesos ondulatorios.

Comenzaremos la discusión volviendo a la situación simple con la que comenzó este capítulo: pulso de onda única . Sin embargo, ahora no será una perturbación en la cuerda, sino chapoteo en la superficie del embalse. chapoteo se asienta bajo su propio peso, y áreas adyacentes, pruebas hipertensión, elevar, comenzando a propagar la onda. Este proceso se representa "en sección transversal" en arroz. 7-7(a). La lógica adicional para considerar la situación es exactamente la misma que ya se utilizó al estudiar los efectos que surgen después de un golpe fuerte en la parte central de la cuerda. Pero esta vez la onda puede viajar en todos direcciones. Al no tener motivos para preferir una dirección sobre otra, la onda se propaga en todas direcciones. El resultado es el familiar círculo de ondas en expansión en la superficie de una masa de agua tranquila, ver más abajo. arroz. 7-7 (b).

Somos bien conocidos y departamento Ondas en la superficie del agua: aquellas olas cuyas crestas forman líneas largas, a veces casi paralelas, en la superficie del agua. Estas son las mismas olas que periódicamente llegan a la orilla. característica interesante Este tipo de onda es la forma en que supera obstáculos, por ejemplo, agujeros en una pared continua. rompeolas. Dibujo 7-8 ilustra este proceso. Si el tamaño del agujero es comparable a la longitud de onda, entonces cada onda sucesiva crea una explosión dentro del agujero que, como en la Fig. 7-7, sirve como fuente de ondas circulares en la zona de aguas del puerto. Como resultado, entre el espigón y la orilla hay concéntrico , “anillo" ondas.

Este fenómeno se conoce como difracción ondas Si el ancho del agujero en el rompeolas es mucho mayor que la longitud de onda, entonces esto no sucederá: las olas que atraviesan el obstáculo conservarán su forma plana, excepto que aparecerán ligeras distorsiones en los bordes de la ola.

Al igual que las olas en la superficie del agua, también hay ondas tridimensionales. ondas (3D -ondas) . Aquí el ejemplo más familiar es sonido ondas. La cresta de una onda sonora es un área condensación moléculas de aire. Dibujo similar a la Fig. 7-7 para un caso tridimensional representaría una onda en expansión en forma de esfera .

Todas las ondas tienen la propiedad refracción . Este es un efecto que ocurre cuando una onda atraviesa el límite de dos medios y entra en un medio en el que se mueve más lentamente. Este efecto es especialmente claro en el caso de ondas planas (ver Fig. arroz. 7-9). Esa parte onda plana, que se encuentra en un entorno nuevo y "lento", se mueve en él a menor velocidad. Pero dado que esta parte de la onda inevitablemente permanece asociada con la onda en el medio "rápido", frente(la línea de puntos en la parte inferior de la Fig. 7-9) debe romperse, es decir, acercarse a la interfaz entre los dos medios, como se muestra en la Fig. 7-9.

Si el cambio en la velocidad de propagación de la onda no ocurre abruptamente, sino gradualmente, entonces la rotación del frente de onda también se producirá suavemente. Esto, por cierto, explica la razón por la cual las olas del oleaje, sin importar cómo se movieran en Agua abierta, casi siempre paralelo línea costera. El hecho es que a medida que disminuye el espesor de la capa de agua, la velocidad de las olas en su superficie disminuye, por lo tanto, cerca de la costa, donde las olas entran en la zona de aguas poco profundas, se están desacelerando. La rotación gradual de su frente hace que las olas sean casi paralelas a la costa.

Surgen y se propagan a lo largo de la superficie libre de un líquido o en la interfaz de dos líquidos inmiscibles. V. en p.zh. se forman bajo la influencia influencia externa, como resultado de lo cual se elimina la superficie del líquido de estado de equilibrio(por ejemplo, cuando cae una piedra). En este caso, surgen fuerzas que restablecen el equilibrio: fuerzas tensión superficial y pesadez. Dependiendo de la naturaleza de las fuerzas restauradoras de V. en la línea. Se dividen en: ondas capilares, si predominan las fuerzas de tensión superficial, y ondas gravitacionales, si predominan las fuerzas de gravedad. En el caso en que las fuerzas de gravedad y tensión superficial actúan juntas, las ondas se denominan capilares gravitacionales. La influencia de las fuerzas de tensión superficial es más significativa en longitudes de onda cortas y de las fuerzas de gravedad en longitudes de onda largas.

Velocidad Con propagación de V. a p. depende de la longitud de onda λ. A medida que aumenta la longitud de onda, la velocidad de propagación de las ondas gravitacionales capilares primero disminuye hasta un cierto valor mínimo.

y luego aumenta nuevamente (σ - tensión superficial, g - aceleración debida a la gravedad, ρ - densidad del líquido). El valor c 1 corresponde a la longitud de onda.

Para λ > λ 1, la velocidad de propagación depende principalmente de la gravedad, y para λ cm.

Las razones de la aparición de ondas gravitacionales: la atracción del líquido por el Sol y la Luna (ver Flujos y reflujos), el movimiento de cuerpos cerca o sobre la superficie del agua (olas de barcos), la acción de un sistema de presiones impulsivas. en la superficie del líquido (ondas de viento, la desviación inicial de una determinada sección de la superficie de posición de equilibrio, por ejemplo, un aumento local del nivel durante una explosión submarina). Las más comunes en la naturaleza son las olas del viento (ver también Olas del mar).

Grande enciclopedia soviética. - M.: Enciclopedia soviética. 1969-1978 .

Vea qué son las “Ondas en la superficie de un líquido” en otros diccionarios:

Ondas que surgen y se propagan a lo largo de la superficie libre de un líquido o a lo largo de la interfaz entre dos líquidos inmiscibles. V. en p.zh. se forman bajo la influencia de influencias externas. impacto, como resultado del cual la superficie del líquido se elimina de... ... Enciclopedia física

Mecánica continua ... Wikipedia

Movimientos ondulatorios de la frontera de un líquido (por ejemplo, la superficie del océano) que ocurren cuando se altera el equilibrio del líquido (por la acción del viento, un barco que pasa, una piedra arrojada) y la tendencia de la gravedad y la superficie. fuerzas de tensión del líquido... ... Ciencias Naturales. diccionario enciclopédico

Olas en la superficie del mar o del océano. Debido a la alta movilidad de las partículas de agua bajo la influencia. varios tipos Las fuerzas se desequilibran fácilmente y se comprometen. movimientos oscilatorios. Las razones que provocan la aparición de ondas son... ... Gran enciclopedia soviética

Cambios en el estado del medio ambiente (perturbaciones) que se propagan en este medio y llevan consigo energía. Las especies más importantes y frecuentes de V. ondas elásticas, ondas en la superficie del líquido y ondas electromagnéticas. Casos especiales de V elástica.... ... Enciclopedia física

Ondas- Olas: una sola ola; b tren de ondas; c onda sinusoidal infinita; longitud de onda. ONDAS, cambios en el estado de un medio (perturbaciones) que se propagan en este medio y transportan energía consigo. La propiedad principal de todas las ondas, independientemente de su... ... Diccionario enciclopédico ilustrado

Los disturbios se propagan desde velocidad terminal en el espacio y transportando energía sin transferir materia. Las más comunes son las ondas elásticas, como las ondas sonoras, las ondas en la superficie de un líquido y las ondas electromagnéticas. A pesar de… … Gran diccionario enciclopédico

Mecánica de Medios Continuos Medio continuo Mecanica clasica Ley de conservación de la masa Ley de conservación del momento ... Wikipedia

Una onda es un cambio en el estado de un medio (perturbación) que se propaga en ese medio y transporta energía consigo. En otras palabras: “...las ondas u ondas son la alternancia espacial de máximos y mínimos de cualquier... ... Wikipedia que cambia con el tiempo

Perturbaciones que se propagan a una velocidad finita en el espacio y transportan energía sin transferir materia. Los tipos de ondas más comunes son las ondas elásticas, como las ondas sonoras, las ondas en la superficie de los líquidos y las ondas electromagnéticas. A pesar de… … diccionario enciclopédico

Libros

• Dinámica de sistemas multifásicos. Guía de estudio, Glazkov Vasily Valentinovich. El curso "Dinámica de Sistemas Multifásicos" es una continuación del curso principal sobre transferencia de calor y masa. El curso formula descripción matemática y modelos de sistemas bifásicos. Se están considerando...