Bangos greitis vandenyje. Paviršinės bangos

Bangos įjungtos paviršiai vandens- vyksta kaupiamoji dalelių vibracija paviršiaus masė vanduo apsvaigęs išorinė jėga: vėjas, potvynis, povandeninis žemės drebėjimas, judantis laivas ir tt Linija, ant kurios guli visi vieno kalnagūbrio viršūnės taškai, vadinama bangos frontu (Bangos frontą galima pavaizduoti tik nedideliu atstumu; paprastai tai lygi kreivė.).

Ryžiai. 19.8. Bangos elementai

Ryžiai. 19.9. Įprastų bangų struktūra (vaizdas iš viršaus)

Ryžiai. 19.10 val. Bangos parametrai

Bangos parametrai (skerspjūvis):

h- aukštis (Kaip matyti iš 19.9 paveikslo (bangų vaizdas iš viršaus), bangos aukštis h išilgai jo priekio nėra tas pats ir svyruoja nuo hmin iki hmax.); λ - ilgis; - statumas; C - judėjimo greitis; Nr- kampas tarp greičio vektoriaus SU ir kryptis į N(šiaurė); τ yra laikotarpis, ty laikas, per kurį banga nukeliauja savo ilgį.

Bangos parametrai taip pat apima jos skerspjūvio formą, pavyzdžiui:

Galima išskirti bangų tipą, vadinamą „traiškymu“, kuris gaunamas, kai susiduria maždaug vienodo aukščio, bet iš skirtingų krypčių bangos. Minioje didelės bangos sunku valdyti laivus (taip pat ir jachtas).

« Negyvas bangavimas»Paprastai turi lygią, plokščią (harmoninę) bangos formą ilgas ilgis(λ) ir vyksta ramiu oru. Tai jaudulys dėl inercijos, kai nebėra vėjo. Negyvas bangavimas gali būti bangos, po kurių gali kilti audra.

Bangos turi šias savybes:

• atsispindi nuo kliūčių (kritimo kampas lygus kampui atspindžiai);
• persidengia vienas su kitu: atspindėta banga į pagrindinę arba iš skirtingų šaltinių;
• inercijos išsaugojimas tam tikrą laiką (jėgos, sukėlusios bangas, nustojo veikti, o bangos tęsiasi);
• vėjo sukeltos bangos ne visada juda vėjo kryptimi.
• Vėjas gali keisti kryptį, o bangos judės kaip anksčiau (vėl inercija);
• sekliame vandenyje, kur gylis mažesnis už bangos ilgį, bangos forma keičiasi, jos ilgis (λ) mažėja ir greitis (s) bei aukštis (h) didėja, tačiau periodas (τ) išlieka toks pat;

plaukiojantys dumbliai, stiprus lietus, seklus ledas ir išsiliejusi nafta išlygina bangas. Per plaukimas įjungta Bangos parametrai (h ir λ) nustatomi akimis. τ reikšmę galima išmatuoti įmetus popieriaus lapą į vandenį ir paleidus chronometrą tuo metu, kai lapas pasirodo keteros viršuje. Chronometras sustabdomas 11-ą lapą pasirodžius keteros viršuje ir gaunamas laikas t = 10τ. Žinodami τ ir λ, galime apskaičiuoti bangos greitį C=λ/τ.

Kitos skaičiavimo formulės pateikia:

SU m/s = 0,65 × τ s 2 (arba C mazgas = 3 × τ s)

C m/s = 1,2√λ m; λ m = 1,56 × τ s 2;

(per audrą ).

Vidaus vandenyse, kur banga kyla vos kelis kilometrus ir vyrauja stačios bangos, naudokite formulę:

λ m = τ s 2.

Pateiktos formulės yra apytikslės ir galioja bangoms vidutinis dydis jų stebėjimo metu.

Kiekvienas buriuotojas buriuodamas susiduria su vėju ir bangomis. Visi šie komponentai įtakoja jachtos progresą ir gali ne tik prisidėti prie jos progreso, bet ir turėti žalingas poveikis. Buriuotojo užduotis – atpažinti žalingus veiksnius ir sumažinti jų įtaką iki minimumo, jei jų nepavyksta išvengti (pavyzdžiui, apeiti), o tuo pačiu pageidautina išnaudoti visas naudingas jų sudedamąsias dalis. Taip nutinka ir plaukiant nelygiame vandenyje.

1. Esant artėjančioms bangoms, ypač kai banga stačia ir jos ilgis 1 ÷ 1,5 karto didesnis už jachtos ilgį, labai svarbu pasirinkti lygias vandens zonas (tai įmanoma! Žiūrėkite bangų struktūrą, vaizdas iš viršaus ) ir nenukreipti jachtos tiksliai prieš artėjančią bangą – taip ir bus galingas smūgis sustabdęs jachtą. Geriau atskleisti skruostikaulį nuo bangos ir leisti jachtai švelniai pakilti iki keteros, o tada šiek tiek nukristi. Taigi jachta zigzaguos tarp bangų, pasirinkdama lygias vietas, pritraukdama ir išvengdama aštrių smūgių, o išplaukdama iš keteros į įdubą net įsibėgėdama, kiek krisdama. Jachtos kelias bus kiek ilgesnis, tačiau laiko praradimas pereinant bus minimalus.
2. A. Uodegoje arba šoninėje jūroje plaukioti jachta yra vienas malonumas. Atvažiuojantis kalnagūbris (geriau pasitikti iš galinės atramos) paima jachtą ir savo nuolydžiu neša į priekį bei pagreitina. Atsiranda skrydžio jausmas, kurį galima pratęsti teisingai parinkus vietą priekyje esančios bangos keteros praėjimui, kurioje vėl galima gauti pagreitį ir pan. jachta eis pailgu zigzago keliu, tačiau šiuo atveju dėl ženkliai padidinto greičio padidėjimas bus labai pastebimas.
   B. Jei jachtos pažanga lenkia bangas, jachtos judėjimo kryptį reikia pakeisti taip, kad ji nesiremtų į kitą. vandens kalnas, bet eitų pasvirusi palei jį ir vėl būtų paimtas bangos.

Pailgėjusį kelią daugiau nei kompensuoja padidėjęs jachtos greitis. Visais atvejais išeinant nuo gūbrio kažkiek nukrenta, o kylant – pakeliami. Aprašytos sąveikos jachtos

• Vandens paviršiuje stebimos bangos skirstomos į:
  
  
  • Trinties bangos:
  
  
  • vėjas, susidaręs dėl vėjo veikimo
  
  


• giliai


• Potvynių bangos.
  
  
  • Gravitacinės bangos:
  
  
  • gravitacinės bangos sekliame vandenyje gravitacinės bangos
  
  
  • gilus vanduo seisminės bangos (cunamiai), kylančios vandenynuose dėl žemės drebėjimo (arba vulkaninė veikla
  
  
  • ) ir siekia 10-30 m aukštį netoli kranto.
  
  

(trinties bangos).
Vėjo bangos kyla su vėju, kai vėjas sustoja, šios bangos mirusio bangavimo pavidalu, palaipsniui nyksta, toliau juda ta pačia kryptimi. Vėjo bangos priklauso nuo bangų pagreičiui atviros vandens erdvės dydžio, vėjo greičio ir veikimo laiko viena kryptimi, taip pat nuo gylio. Mažėjant gyliui, banga tampa statesnė. Vėjo bangos asimetriškos, jų nuolydis prieš vėją švelnus, pavėjui – status. Kadangi pučia vėjas viršutinė dalis
bangos veikia stipriau nei apatinėje, bangos ketera trupa, formuojasi „avinėliai“. Atviroje jūroje „lamelės“ susidaro vėjo, kuris vadinamas „gaiviuoju“ (vėjo jėga 5 ir greitis 8,0-10,7 m/s, arba 33 km/h), metu. Išsipūsti
- susijaudinimas, kuris tęsiasi jau nurimus, susilpnėjus ar pakeitus kryptį vėjui. Sutrikimas, kuris plinta iš inercijos visiškoje ramybėje, vadinamas mirusiu bangavimu. Kai tam tikroje srityje susitinka skirtingų krypčių bangos, a sutraiškyti Kai tam tikroje srityje susitinka skirtingų krypčių bangos, a.
. Chaotiškas bangų kaupimasis, susidarantis, kai tiesioginės bangos susitinka su atspindėtomis Kai bangos slenka per krantus, rifus ir uolas,.
pertraukikliai Vadinamas bangų artėjimas prie kranto, didėjant aukščiui ir statumui, o vėliau – apvirtimas.

naršyti Surf gauna skirtingas charakteris

Susiformuoja judančios bangos keteros apvirtimas ant stataus kranto atvirkštiniai gedimai, turintys didelį naikinamoji jėga.

© Jurijus Danilevskis: Lapkričio audra. Sevastopolis

Kai banglentė įvyksta netoli gilaus kranto, kuris staigiai kyla iš vandens, banga suyra tik atsitrenkusi į krantą. Tokiu atveju susidaro atvirkštinė banga, kuri pasitinka kitą ir sumažina jos smūgio jėgą, o tada ateina nauja banga ir vėl atsitrenkia į krantą.
Tokie bangų smūgiai esant dideliam bangavimui arba stiprus susijaudinimas dažnai lydi bangų antplūdis iki nemažo aukščio.

© Audra Sevastopolyje, 2007 m. lapkričio 11 d

Juodosios jūros pakrantėse bangos smūgio jėga gali siekti 25 tonas 1 m 2.
Kylant aukštyn banga įgauna didžiulę jėgą. Įjungta Šetlando salos, į šiaurę nuo Škotijos, yra iki 6-13 tonų sveriančių gneiso uolienų fragmentų, banglentės išmestų į iki 20 m virš jūros lygio aukštį.

Spartus bangų ir bangų judėjimas į krantą vadinamas riedėti į priekį.

Bangos yra taisyklingos, kai aiškiai matomos jų keteros, ir netaisyklingos, kai bangos neturi aiškiai apibrėžtų keterų ir susidaro be jokio matomo rašto.
Bangų keteros statmenai vėjo krypčiai atviroje jūroje, ežere, rezervuare, bet netoli kranto jie užima poziciją lygiagrečiai pakrantei, bėga į bankus.
Bangų sklidimo atviroje jūroje kryptį vandens paviršiuje nurodo lygiagrečių putų juostelių šeima – griūvančių bangų keterų pėdsakai.

Sugeneruotos bangos laisvas paviršius vandens, pajudinkite su jais besiliečiantį orą. Daugeliu atvejų šio oro masė gali būti nepaisoma, palyginti su skysčio mase. Tada slėgis laisvajame skysčio paviršiuje bus lygus atmosferos slėgis Stebėjimai rodo, kad su paprasčiausiu bangos judesiu atskiros dalelės laisvas vandens paviršius apibūdinamas trajektorijomis, kurios maždaug sutampa su apskritimu. Atskaitos rėme, judančiame kartu su bangomis jų sklidimo greičiu, bangos judėjimas akivaizdžiai yra tolygus judėjimas (80 pav.). Tegul bangos sklidimo greitis lygus c, vandens dalelės, esančios ant laisvo paviršiaus, aprašyto apskritimo spindulys lygus, o šios dalelės apsisukimo išilgai trajektorijos periodas lygus Tada nurodytoje atskaitos sistemoje srovės greitis bangų keterose bus lygus

o bangų duburiuose

Kadangi aukščių skirtumas tarp aukščiausių ir žemiausių taškų laisvajame paviršiuje yra lygus, taikant Bernulio lygtį laisvajame paviršiuje esančiai srautinei linijai, gauname:

arba vietoj to pakeitus jų vertes,

iš kur seka tai

Spindulys į šią formulę neįtrauktas, todėl bangos sklidimo greitis nepriklauso nuo bangų aukščio. Kai bangos sklinda, bangos ketera laikui bėgant juda atstumu, vadinamu bangos ilgiu, todėl

Eliminavus laikotarpį iš lygybių (60) ir (61), gauname:

Taigi bangoms vandens paviršiuje jų sklidimo greitis, skirtingai nei garso bangų, stipriai priklauso nuo bangos ilgio. Ilgosios bangos sklinda greičiau nei trumposios. Skirtingo ilgio bangos gali persidengti viena kitą be pastebimo abipusio trikdymo. Šiuo atveju trumpąsias bangas tarsi pakelia ilgosios bangos, bet tada ilgosios eina į priekį, o trumposios lieka už jų. Paprastos linijos atskaitos rėme, nejudančiame netrikdomo vandens atžvilgiu, parodytos Fig. 81. Iš srovių išsidėstymo aišku, kad didėjant gyliui vandens greitis mažėja labai greitai, būtent proporcingai vertės mažėjimui, todėl gylyje, lygiame bangos ilgiui, greitis yra tik greitis įjungtas laisvas paviršius.

Ryžiai. 81. Bangų judėjimo veiksmingumas

Tiksli teorija rodo, kad (62) formulė galioja tik žemoms bangoms, nepriklausomai nuo jų aukščio. Aukštoms bangoms greitis c iš tikrųjų yra keli be to(62) formule pateikta reikšmė. Be to, kai aukštos bangos laisvajame paviršiuje esančių vandens dalelių trajektorijos nėra uždaros: vanduo ant bangos keteros eina į priekį ilgesnis atstumas, į kurią jis grįžta atgal bangos dugne (žr. dešinėje pusėje ryžių. 81). Vadinasi, esant didelėms bangoms, vanduo perkeliamas į priekį.

Trumpoms bangoms svarbus veiksnys yra, be gravitacijos, taip pat paviršiaus įtempimas. Jis siekia išlyginti bangos paviršius, todėl bangos sklidimo greitis didėja. Teorija rodo, kad šiuo atveju bangos sklidimo greitis lygus

kur C yra kapiliarinė konstanta. Už ilgos bangos vyraujantį vaidmenį atlieka pirmasis terminas po šaknies ženklu ir už trumpos bangos, priešingai, yra antrasis terminas. Dėl bangos ilgio

turi sklidimo greitį c minimalią vertę, lygus

Todėl vandens dynes/cm

Ilgesnės bangos vadinamos gravitacinėmis, o trumpesnės – kapiliarinėmis.

Grupės sklidimo greitį reikėtų skirti nuo bangų keterų judėjimo greičio, vadinamo faziniu greičiu (aukščiau pavadinome bangos sklidimo greičiu ir žymėjome c).

bangos, vadinamos grupiniu greičiu ir žymimos c. Lengviausias būdas paaiškinti šios sąvokos prasmę yra judėjimo, atsirandančio dėl dviejų bangų, turinčių superpozicijos, pavyzdžiu. vienodos amplitudės, bet šiek tiek kitokio ilgio. Leiskite mums turėti sinusinę bangą

kur A yra amplitudė, laikas ir kai kurie koeficientai. Didinant y arba y, sinusas įgyja tą pačią reikšmę, taigi ir kiekis

yra bangos ilgis ir dydis

yra svyravimo laikotarpis. Jeigu

y. jei

tada sinuso argumentas nepriklauso nuo laiko, todėl ir ordinatė y nepriklauso nuo laiko. Tai reiškia, kad visa banga, nekeisdama savo formos, juda į dešinę dideliu greičiu

Ant šios bangos uždėkime antrąją bangą

y., banga su ta pačia amplitudė A, bet su šiek tiek skirtingomis reikšmėmis Gautas judėjimas bus

Tuose x ašies taškuose, kuriuose abiejų svyravimų fazės sutampa, amplitudė yra lygi tuose pačiuose taškuose, kuriuose abiejų svyravimų fazės

yra priešingi, amplitudė lygi nuliui. Šis reiškinys vadinamas plakimu. Taikant gerai žinomą formulę

mes gausime:

Šioje lygybėje terminas

reiškia bangą, kurios koeficientai yra lygūs vidutinėms ir, atitinkamai, daugiklio reikšmėms

kuri lėtai kinta esant mažoms skirtumų reikšmėms, gali būti laikoma kintama amplitude (82 pav.).

Ryžiai. 82. Mušti

Bangų grupė baigiasi taške, kur susidaro kosinusas lygus nuliui. Šio taško judėjimo greitis, vadinamas grupės greičiu c, remiantis panašiais į ankstesnius samprotavimus, yra lygus

Ilgoms grupėms, t.y. lėtiems ritmams, pakankamai tiksliai galime manyti, kad

Bangoms, kylančioms veikiant gravitacijai, iš (60) formulės turime:

Tačiau, remiantis lygybe (65),

vadinasi,

Kita vertus, lygybės (64) reikšmę pakeisdami į formulę (62), gauname:

Iš čia, išskirdami lygybę ir turėdami omenyje lygybę (67), matome:

Taigi bangų grupės sklinda greičiu c, lygus pusei fazės greitis, kitaip tariant, bangų grupės keteros juda dvigubai greičiau nei pati bangų grupė; Užpakalinėje grupės dalyje nuolat atsiranda naujų bangų, o grupės priekinėje dalyje jos išnyksta. Šį reiškinį labai lengva stebėti bangose, kurias sukelia akmuo, įkritęs į nejudantį vandenį.

Visa tai, kas išdėstyta aukščiau, galioja ne tik bangoms vandens paviršiuje, bet ir bet kurioms kitoms bangoms, kurių fazės greitis priklauso nuo bangos ilgio.

Kitas bangų grupės tipas yra bangos, atsirandančios vandens paviršiuje judant laivui. Bangų raštas, labai panašus į laivo bangas, gali būti lengvai gaunamas, jei gilaus, ramybės būsenos vandens paviršius yra priverstas judėti pastovus greitis taškinis slėgio trikdžių šaltinis. Gautą judesį galima ištirti matematiškai. V. Tomsono (lordo Kelvino), Ekmano ir kitų skaičiavimais gaunama bangų sistema, parodyta pav. 83, ant kurių bangų keteros pažymėtos pasvirusiomis linijomis. Ši bangų sistema juda kartu su trikdžių šaltiniu. Ilgis šlyties bangos remiantis (62) formule yra lygus

čia c – trikdžių šaltinio judėjimo greitis. Laivui judant susidaro dvi tokių bangų sistemos – viena prie laivapriekio, kita prie laivo laivagalio, ir abiejų sistemų bangos trukdo viena kitai.

Ryžiai. 83. Bangų sistema susidarė, kai vienodas judesys slėgio trikdymo šaltinio vandens paviršiuje

Kapiliarinių bangų grupinis greitis, kaip galima lengvai parodyti skaičiavimais, panašiais į tuos, kurie buvo atlikti gravitacines bangas, didesnis už fazės greitį, būtent ribiniu labai mažų bangų atveju, 1,5 karto. Vadinasi, jei trikdžių šaltinis juda pastoviu greičiu, tai bangų grupės lenkia jį. Šalia į upę nuleistos meškerės linijos, kurios tėkmės greitis didesnis nei 23,3 cm/sek, prieš srovę susidaro kapiliarinės bangos, o pasroviui – gravitacinės bangos, o pastarosios yra maždaug tokios pat formos kaip pav. 83, o pirmieji skiriasi prieš srovę apskrito lankų pavidalu. Kai trikdymo šaltinio judėjimo greitis mažesnis nei 23,3 cm/sek, bangos nesusidaro.

Dviejų skysčių kontaktiniame paviršiuje įvairaus tankio, esančios viena virš kitos, gali kilti ir bangų. Jei abu skysčiai yra nejudantys ir jų tankis lygus, tada teorinis skaičiavimas suteikia bangų fazinio greičio reikšmę

Jei viršutinis skystis teka greičiu, palyginti su apatiniu, tada teorija rodo, kad gautos bangos yra stabilios tik tada, kai jų ilgis yra pakankamai didelis. Trumposios bangos, kaip parodyta § 7 dviejų skysčių srautų judėjimui išilgai sąsajos, yra nestabilios, todėl abu skysčiai susimaišo tarpinė zona; šis maišymas atkuria srauto stabilumą. Didėjant greičiui, riba tarp nestabilumo ir stabilumo juda link bangų, kurių bangos ilgis yra ilgesnis. Tokios bangos taip pat gali kilti atmosferoje ties dviejų skirtingo tankio oro sluoksnių, judančių vienas kito atžvilgiu, ribose; Kartais šios bangos tampa matomos susidarius vadinamiesiems banguotiems debesims.

Kai oras juda vandens paviršiumi, taip pat susidaro bangos. Tačiau tokių bangų teorija, pagrįsta prielaida, kad nėra trinties, veda prie rezultatų, kurie prieštarauja

realybe. Taigi, pavyzdžiui, V. Thomsono skaičiavimai parodė, kad minimalus vėjo greitis, reikalingas bangoms susidaryti vandens paviršiuje, turi būti apvalus skaičius ir atsiranda bangos, kurių minimalus sklidimo greitis cm/sek, o bangos ilgis cm. (žinoma, esant didesniam vėjo greičiui, ilgesnės bangos). Tuo tarpu realiai bangoms susidaryti pakanka vėjo, kurio greitis Jeffrey'io tyrimais aiškinamas tuo, kad dėl trinties slėgio pasiskirstymas bangos paviršiuje pasidaro asimetriškas, taigi ir t. vėjas, jei jo greitis yra didesnis už bangų fazės greitį, veikia kiekvienos bangos viršūnėje. Motzfeldas, matuodamas slėgio pasiskirstymą modelio vandens bangų paviršiuje, nustatė, kad oro pasipriešinimas bangų judėjimui yra proporcingas pusantro laipsnio bangos paviršiaus pokrypiui vingio taške, palyginti su horizontu, taip pat vėjo greičio ir bangų fazinio greičio skirtumo kvadratas. Be to, Motzfeldas apskaičiavo, kad bangos paviršiaus polinkis vingio taške, priklausomai nuo fazės greičio c, yra didžiausias

Šis greitis c, remiantis (62) formule, atitinka ilgio bangą

Jei atsižvelgsime į paviršiaus įtempimą, į kurį Motzfeldas neatsižvelgė, tada skaičiavimai rodo, kad, remiantis stebėjimais, vėjo, kurio greitis šiek tiek viršija 23,3 cm/sek., pakanka, kad ant paviršiaus kiltų šviesos bangos. vandens.

Aukščiau pateiktos formulės tinka tik bangoms giliame vandenyje. Jie vis dar gana tikslūs, jei vandens gylis yra lygus pusei bangos ilgio. Mažesniame gylyje vandens dalelės bangos paviršiuje apibūdina elipsines, o ne apskritas trajektorijas, o ryšys tarp bangos sklidimo ilgio ir greičio yra sudėtingesnis nei bangų giliame vandenyje. Tačiau bangoms prie

labai sekliam vandeniui, taip pat labai ilgoms bangoms vidurio vanduo Ką tik nurodyta priklausomybė vėl įgauna paprastesnę formą. Abiejuose naujausi atvejai vertikalūs vandens dalelių judesiai laisvajame paviršiuje yra labai nežymūs, palyginti su horizontaliais judesiais. Todėl vėlgi galime daryti prielaidą, kad bangos yra maždaug sinusinės formos. Kadangi (dalelių trajektorijos yra labai suplotos elipsės, galima nepaisyti vertikalaus pagreičio įtakos slėgio pasiskirstymui. Tada kiekvienoje vertikalioje slėgis keisis pagal statinį dėsnį, o skysčio aukščių skirtumai lems beveik tik horizontalius pagreičius Čia apsiribosime skaičiavimais tik tuo atveju, jei vandens „šachtos“ judėjimas parodytas 84 pav. Šie skaičiavimai yra labai paprasti ir ateityje juos naudosime tirdami slėgio trikdžių plitimą suspaudžiamajame. vidutinė (žr. IV skyriaus 2 §).

Ryžiai. 84. Šachta vandens paviršiuje

Tarkime, kad vandens paviršiuje virš plokščio dugno šachta, kurios plotis vandens lygis didėja nuo iki, sklinda greičiu c iš dešinės į kairę. Jo judėjimo greitis pakilus lygiui bus žymimas Šis greitis, kuris visiškai nesutampa su veleno sklidimo greičiu c, yra būtinas norint sukelti vandens tūrio šoninį judėjimą pereinamoji zona pločio į dešinę ir taip pakelti vandens lygį nuo aukščio iki aukščio. galima nepaisyti, lyginant su sklidimo veleno greičiu c, vertikalusis vandens kilimo greitis veleno srityje bus lygus ir aukščio skirtumas taip pat turi būti mažas, todėl ši lygtis taikoma tik žemi velenai, todėl ką tik minėta sąlyga yra visiškai pateisinama.

Kinematinį ryšį (72) turėtų lydėti dinaminis ryšys, kurį galima lengvai išvesti taip. Vandens tūris, kurio plotis yra veleno srityje, juda pagreitintai, nes dalelės, sudarančios šį tūrį, pradeda judėti dešiniajame krašte nuliniu greičiu, o kairiajame krašte turi greitį. Paimkime dalį vandens veleno srityje. Laikas, per kurį velenas pereina per šią dalelę, akivaizdžiai lygus

todėl dalelės pagreitis bus

Vandens tūris šachtos srityje, jei imamas jo storis statmena figūros plokštumai lygus vienam, turi masę, kur Be to, kiekvienas paskesnis bangavimas plinta ne stovinčiame vandenyje, o jau judančiame į dešinę greičiu. baigtinio aukščio.

Baigtinio aukščio veleno sklidimo tyrimas gali būti atliktas naudojant impulso teoremą lygiai taip pat, kaip buvo atlikta § 13, kai atsižvelgiama į staigų srauto išsiplėtimą. Kad vandens judėjimas veleno sklidimo metu būtų laikomas pastoviu, skaičiavimai turėtų būti atliekami naudojant etaloninę sistemą, judančią kartu su velenu. Galutinio aukščio veleno sklidimo greitis yra didesnis nei

Kol kas tik svarstėme vienmatis(1-d ) bangos, tai yra bangos, sklindančios styga, in linijinis aplinką. Ne mažiau mums pažįstamas dvimatis bangos ilgų kalnų keterų ir įdubimų pavidalu dvimatis vandens paviršius. Kitas žingsnis aptariant bangas, kurias turime žengti, yra dviejų ( 2-d ) ir trys ( 3-d ) išmatavimai. Vėlgi, nieko naujo fizinius principus nebus naudojamas; užduotis paprasta aprašymas bangų procesai.

Diskusiją pradėsime grįždami prie paprastos situacijos, nuo kurios prasidėjo šis skyrius - vienos bangos impulsas . Tačiau dabar tai bus ne trikdymas ant stygos, o purslų rezervuaro paviršiuje. purslų nusėda pagal savo svorį, ir gretimose srityse, bandymai aukštas kraujospūdis, kilti, pradeda skleisti bangą. Šis procesas pavaizduotas „skerspjūviu“. ryžių. 7-7(a). Tolesnė situacijos svarstymo logika yra lygiai tokia pati, kokia jau buvo naudojama tiriant efektus, atsirandančius po aštraus smūgio į centrinę stygos dalį. Tačiau šį kartą banga gali keliauti visi kryptys. Neturėdama jokios priežasties teikti pirmenybę vienai krypčiai, o ne kitai, banga sklinda visomis kryptimis. Rezultatas yra pažįstamas besiplečiantis raibulių ratas nejudančio vandens telkinio paviršiuje, žr. toliau. ryžių. 7–7 (b).

Esame gerai žinomi ir butas bangos vandens paviršiuje – tos bangos, kurių keteros sudaro ilgas, kartais beveik lygiagrečias linijas vandens paviršiuje. Tai tos pačios bangos, kurios periodiškai ritasi į krantą. Įdomi savybėŠio tipo bangos įveikia kliūtis – pavyzdžiui, skyles ištisinėje sienoje molas. Piešimas 7-8 iliustruoja šį procesą. Jei skylės dydis yra panašus į bangos ilgį, tada kiekviena iš eilės banga sukuria sprogimą skylėje, kuri, kaip parodyta Fig. 7-7, tarnauja kaip žiedinių bangelių šaltinis uosto akvatorijoje. Dėl to tarp molo ir kranto yra koncentrinis , “žiedas“ banguoja.

Šis reiškinys žinomas kaip difrakcija bangos Jei molo skylės plotis yra daug didesnis už bangos ilgį, tai neįvyks - bangos, einančios per kliūtį, išlaikys plokščią formą, išskyrus tai, kad bangos pakraščiuose atsiras nedideli iškraipymai.

Kaip bangos vandens paviršiuje, taip pat yra trimatės bangos (3-d – bangos) . Čia yra labiausiai žinomas pavyzdys garsas bangos. Garso bangos ketera yra sritis sustorėjimas oro molekules. Brėžinys panašus į Fig. 7-7 trimačiu atveju vaizduotų besiplečiančią bangą rutulio pavidalu .

Visos bangos turi savybę refrakcija . Tai efektas, atsirandantis, kai banga praeina per dviejų terpių ribą ir patenka į terpę, kurioje juda lėčiau. Šis efektas ypač akivaizdus plokščių bangų atveju (žr. ryžių. 7-9). Ta dalis plokštumos banga, kuri atsiduria naujoje, „lėtoje“ aplinkoje, juda joje mažesniu greičiu. Tačiau kadangi ši bangos dalis neišvengiamai lieka susijusi su banga „greitoje“ terpėje, ji priekyje(punktyrinė linija 7-9 pav. apačioje) turėtų nutrūkti, tai yra priartėti prie sąsajos tarp dviejų laikmenų, kaip parodyta pav. 7-9.

Jei bangos sklidimo greičio pokytis vyksta ne staigiai, o palaipsniui, tai bangos fronto sukimasis taip pat vyks sklandžiai. Tai, beje, paaiškina priežastį, kodėl banglenčių sportas banguoja, nesvarbu, kaip jie persikėlė atviras vanduo, beveik visada lygiagrečiai pakrantės linija. Faktas yra tas, kad mažėjant vandens sluoksnio storiui, bangų greitis jo paviršiuje mažėja, todėl netoli pakrantės, kur bangos patenka į seklių vandens zoną, jos lėtėja. Dėl laipsniško jų priekio sukimosi bangos yra beveik lygiagrečios pakrantei.

Kylantys ir sklindantys laisvajame skysčio paviršiuje arba dviejų nesimaišančių skysčių sąsajoje. V. p.zh. susidaro veikiant išorinis poveikis, ko pasekoje skysčio paviršius pašalinamas nuo pusiausvyros būsena(pavyzdžiui, kai nukrenta akmuo). Tokiu atveju atsiranda jėgos, kurios atkuria pusiausvyrą: jėgos paviršiaus įtempimas ir sunkumas. Priklausomai nuo atkuriamųjų jėgų V. ant linijos pobūdžio. skirstomos į: kapiliarines bangas, jei vyrauja paviršiaus įtempimo jėgos, ir gravitacines bangas, jei vyrauja gravitacijos jėgos. Tuo atveju, kai gravitacijos ir paviršiaus įtempimo jėgos veikia kartu, bangos vadinamos gravitacinėmis kapiliarinėmis.

Paviršiaus įtempimo jėgų įtaka reikšmingiausia esant trumpiems bangos ilgiams, o gravitacijos jėgų – ilgiems bangos ilgiams. Greitis Su

išplitimo V. į p. priklauso nuo bangos ilgio λ. Didėjant bangos ilgiui, gravitacinių kapiliarinių bangų sklidimo greitis pirmiausia sumažėja iki tam tikros minimalios vertės - ir vėl didėja (σ - paviršiaus įtempis, g - pagreitis dėl gravitacijos, ρ

skysčio tankis). Reikšmė c 1 atitinka bangos ilgį

Jei λ > λ 1, sklidimo greitis pirmiausia priklauso nuo gravitacijos, o λ cm. Gravitacinių bangų atsiradimo priežastys: skysčio trauka Saulė ir Mėnulis (žr. Ebbs ir srautai), kūnų judėjimas arti vandens paviršiaus arba ant jo (laivo bangos), impulsinių slėgių sistemos veikimas. ant skysčio paviršiaus (vėjo bangos, pradinis tam tikros paviršiaus dalies nuokrypis nuo pusiausvyros padėtis

, pavyzdžiui, vietinis lygio kilimas povandeninio sprogimo metu). Gamtoje labiausiai paplitusios vėjo bangos (taip pat žr. Jūros bangos). Didelis Sovietinė enciklopedija. 1969-1978 .

. - M.: Tarybinė enciklopedija

Pažiūrėkite, kas yra „Bangos skysčio paviršiuje“ kituose žodynuose: Bangos, kylančios ir sklindančios laisvuoju skysčio paviršiumi arba dviejų nesimaišančių skysčių sąsaja. V. p.zh. susidaro veikiant išoriniams poveikiams. smūgis, dėl kurio skysčio paviršius pašalinamas iš... ...

Fizinė enciklopedija

Skysčio ribos (pavyzdžiui, vandenyno paviršiaus) bangų judesiai, atsirandantys sutrikus skysčio pusiausvyrai (veikiant vėjui, praplaukiančiam laivui, išmestam akmeniui) ir gravitacijos bei paviršiaus tendencijai. skysčio įtempimo jėgos.... Gamtos mokslas. Enciklopedinis žodynas

Bangos jūros ar vandenyno paviršiuje. Dėl didelio vandens dalelių judrumo veikiant įvairių rūšių jėgos lengvai išeina iš pusiausvyros ir įsipareigoja svyruojantys judesiai. Priežastys, dėl kurių atsiranda bangos, yra ... ... Didžioji sovietinė enciklopedija

Aplinkos būklės pokyčiai (sutrikimai), kurie plinta šioje aplinkoje ir neša su savimi energiją. Svarbiausios ir dažniausiai sutinkamos V. elastinės bangos, bangos skysčio paviršiuje ir elektromagnetines bangas. Specialūs tamprių V atvejai...... Bangos, kylančios ir sklindančios laisvuoju skysčio paviršiumi arba dviejų nesimaišančių skysčių sąsaja. V. p.zh. susidaro veikiant išoriniams poveikiams. smūgis, dėl kurio skysčio paviršius pašalinamas iš... ...

Bangos- Bangos: viena banga; b bangų traukinys; c begalinė sinusinė banga; l bangos ilgis. BANGOS, terpės būklės pokyčiai (sutrikimai), sklindantys šioje terpėje ir nešantys su savimi energiją. Pagrindinė visų bangų savybė, nepaisant jų... ... Iliustruotas enciklopedinis žodynas

Sutrikimai plinta nuo terminalo greitis erdvėje ir neša energiją, neperduodant materijos. Labiausiai paplitusios yra elastinės bangos, tokios kaip garso bangos, bangos skysčio paviršiuje ir elektromagnetinės bangos. Nepaisant…… Didysis enciklopedinis žodynas

Tęstinė mechanika Nepertraukiama terpė Klasikinė mechanika Masės išsaugojimo įstatymas Impulso išsaugojimo įstatymas ... Wikipedia

Banga – tai terpės būsenos pasikeitimas (perturbacija), kuris sklinda šioje terpėje ir neša energiją. Kitaip tariant: „...bangos arba bangos yra bet kurios... ... Vikipedijos maksimumų ir minimumų erdvinė kaita, kuri laikui bėgant kinta

Sutrikimai, kurie erdvėje sklinda ribotu greičiu ir neša su savimi energiją, neperkeldami materijos. Labiausiai paplitusios bangų rūšys yra elastinės bangos, tokios kaip garso bangos, bangos skysčių paviršiuje ir elektromagnetinės bangos. Nepaisant…… Enciklopedinis žodynas

Knygos

• Daugiafazių sistemų dinamika. Studijų vadovas, Glazkovas Vasilijus Valentinovičius. Kursas „Daugiafazių sistemų dinamika“ yra pagrindinio kurso apie šilumos ir masės perdavimą tęsinys. Kursas suformuluoja matematinis aprašymas ir dvifazių sistemų modeliai. Yra svarstomi...