Sudaki dalga hızı. Yüzey dalgaları

Dalgalar açık yüzeyler su- parçacıkların kümülatif bir titreşimi var yüzey kütlesi suyun etkisi altında dış kuvvet: rüzgar, gelgit, su altı depremi, hareket eden gemi vb. Bir sırtın tepesinin tüm noktalarının üzerinde bulunduğu çizgiye dalga cephesi denir (Dalga cephesi yalnızca kısa bir mesafede düz bir çizgiyle gösterilebilir; genellikle düzgün bir eğridir.)

Pirinç. 19.8. Dalga elemanları

Pirinç. 19.9. Sıradan dalgaların yapısı (üstten görünüm)

Pirinç. 19.10. Dalga parametreleri

Dalga parametreleri (kesit):

H- yükseklik (Şekil 19.9'dan (dalgaların üstten görünümü) görülebileceği gibi, dalganın yüksekliği Hön kısmı boyunca aynı değildir ve hmin ile hmax arasında değişmektedir.); λ - uzunluk; - diklik; C - hareket hızı; No°- hız vektörü arasındaki açı İLE ve yönü N(kuzey); τ periyottur, yani dalganın kendi uzunluğunu kat ettiği süredir.

Dalga parametreleri ayrıca kesitinin şeklini de içerir, örneğin:

Yaklaşık olarak aynı yükseklikte ancak farklı yönlerden gelen dalgaların karşılaşmasıyla elde edilen ve "ezilme" adı verilen bir dalga türünü ayırt edebiliriz. Kalabalığın içinde büyük dalgalar gemilerin (yatlar dahil) kontrolü zordur.

« Ölü şişlik»pürüzsüz, düz (harmonik) bir dalga biçimine sahiptir, genellikle uzun uzunluk(λ) ve sakin havalarda olur. Bu, artık rüzgar olmadığında ataletten kaynaklanan heyecandır. Ölü dalga dalga olabilir, ardından fırtına gelebilir.

Dalgalar aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• engellerden yansıyan (geliş açısı açıya eşit yansımalar);
• birbiriyle örtüşüyor: ana dalgaya veya farklı kaynaklardan yansıyan dalga;
• bir süre ataletin korunması (dalgalara neden olan kuvvetler hareket etmeyi bıraktı ve dalgalar ilerlemeye devam ediyor);
• Rüzgârın neden olduğu dalgalar her zaman rüzgâr yönünde hareket etmez.
• Rüzgar yönünü değiştirebilir ve dalgalar eskisi gibi hareket edecektir (yine atalet);
• derinliğin dalga boyundan az olduğu sığ sularda dalga şekli değişir, uzunluğu (λ) azalır, hızı (s) ve yüksekliği (h) artar, ancak periyodu (τ) aynı kalır;

yüzen algler, şiddetli yağmur, sığ buz ve dökülen petrol dalgaları yumuşatıyor. Sırasında yüzme Açık Dalga parametreleri (h ve λ) gözle belirlenir. τ değeri suya bir kağıt atılarak ve kağıt sırtın tepesinde göründüğü anda bir kronometre çalıştırılarak ölçülebilir. Sırtın tepe noktasında yaprağın 11. görünümünde kronometre durdurulur ve t = 10τ zamanı elde edilir. τ ve λ'yı bilerek dalganın hızını C=λ/τ hesaplayabiliriz.

Diğer hesaplama formülleri şunları sağlar:

İLE m/s = 0,65 × τ s 2 (veya C düğümü = 3 × τ s)

Cm/sn = 1,2√λm; λm = 1,56 × τs2;

(fırtına sırasında ).

Dalga ilerlemesinin yalnızca birkaç kilometre olduğu ve dik dalgaların hakim olduğu iç sular için şu formülü kullanın:

λm = τs2.

Verilen formüller yaklaşıktır ve dalgalar için geçerlidir. ortalama boyut gözlemleri sırasında.

Her yatçı yelken açarken rüzgar ve dalgalarla uğraşır. Tüm bu bileşenler yatın ilerleyişini etkiler ve yalnızca ilerlemesine katkıda bulunmakla kalmaz, aynı zamanda zararlı etki. Yatçının görevi, zararlı faktörleri belirlemek ve önlenemiyorsa (örneğin, atlanamıyorsa) etkilerini en aza indirmek ve aynı zamanda bunların faydalı bileşenlerinden tam olarak yararlanmak isteniyorsa. Bu aynı zamanda dalgalı suda seyrederken de meydana gelir.

1. Yaklaşan dalgalarda, özellikle dalga dik olduğunda ve uzunluğu yat uzunluğunun 1 ÷ 1,5 katı olduğunda, suyun düzgün alanlarını seçmek çok önemlidir (bu mümkündür! Dalgaların yapısına bakınız, üstten görünüm) ve yatı tam olarak yaklaşan dalgaya doğrultmayın; güçlü darbe yatı durduruyorum. Elmacık kemiğini dalgaya maruz bırakmak ve yatın yavaşça tepeye yükselmesine ve ardından biraz düşmesine izin vermek daha iyidir. Böylece yat, dalgalar arasında zikzak çizecek, pürüzsüz alanlar seçecek, keskin darbelerden kaçınacak ve hatta hızlanacak, tepeyi boşluğa bırakırken bir miktar düşecek. Yatın yolu biraz daha uzun olacak ancak geçişte zaman kaybı minimum düzeyde olacaktır.
2. A. Kuyruk ve yan denizlerde yatla seyir yapmak bir keyiftir. Yaklaşan sırt (onu arkadan karşılamak daha iyidir) yatı alıp eğimiyle ileri doğru taşır ve hızlandırır. Öndeki dalganın tepesinin geçişi için tekrar ivmenin elde edilebileceği bir yerin doğru seçilmesiyle uzatılabilecek bir uçuş hissi ortaya çıkar. Yine yat uzun bir zikzak yolu izleyecektir, ancak bu durumda hızdaki önemli artış nedeniyle kazanç çok belirgin olacaktır.
   B. Yatın ilerlemesi dalgaların önündeyse, yatın hareket yönü bir sonraki dalgaya dayanmayacak şekilde değiştirilmelidir. su dağı ama onun boyunca eğilerek ilerleyecek ve dalga tarafından tekrar kaldırılacaktı.

Uzayan yol, yatın artan hızıyla fazlasıyla telafi ediliyor. Her durumda, sırttan ayrılırken bir miktar düşerler ve yükselirken yukarı çıkarlar. Tanımlanan etkileşimler yatlar

• Su yüzeyinde gözlemlenen dalgalar ikiye ayrılır:
  
  
  • Sürtünme dalgaları:
  
  
  • rüzgarın hareketi sonucu oluşan rüzgar
  
  


• derin


• Gelgit dalgaları.
  
  
  • Yerçekimi dalgaları:
  
  
  • sığ suda yerçekimi dalgaları yerçekimi dalgaları
  
  
  • derin su Deprem sonucu okyanuslarda ortaya çıkan sismik dalgalar (tsunamiler) (veya volkanik aktivite
  
  
  • ) ve kıyıya yakın yerlerde 10-30 m yüksekliğe ulaşmaktadır.
  
  

(sürtünme dalgaları).
Rüzgâr dalgaları rüzgârla birlikte ortaya çıkar; rüzgâr durduğunda ölü bir kabarma şeklindeki bu dalgalar yavaş yavaş sönerek aynı yönde hareket etmeye devam eder. Rüzgar dalgaları, dalga ivmesine açık su alanının büyüklüğüne, rüzgar hızına ve tek yönde hareket zamanına ve derinliğe bağlıdır. Derinlik azaldıkça dalga dikleşir. Rüzgâr dalgaları asimetriktir, rüzgâra doğru eğimi hafiftir, rüzgâra doğru eğimi ise diktir. Rüzgar açık olduğundanüst kısım
dalgalar alttakinden daha güçlü etki eder, dalganın tepesi parçalanarak "kuzular" oluşturulur. Açık denizde "taze" olarak adlandırılan rüzgarda (rüzgar kuvveti 5 ve hızı 8,0-10,7 m/s yani 33 km/saat) "kuzucuklar" oluşur.Şişme
- Rüzgâr dindikten, zayıfladıktan veya yön değiştirdikten sonra da devam eden heyecan. Tam bir sakinlik halinde atalet yoluyla yayılan bir rahatsızlığa ölü dalga denir. Farklı yönlerden gelen dalgalar belirli bir alanda karşılaştığında ezmek Farklı yönlerden gelen dalgalar belirli bir alanda karşılaştığında.
. Doğrudan dalgalar yansıyan dalgalarla karşılaştığında oluşan dalgaların kaotik birikimi de Dalgalar kıyıların, resiflerin ve kayaların üzerinden geçtiğinde,.
kırıcılar Dalgaların yüksekliği ve dikliği artarak kıyıya yaklaşması ve ardından alabora olmasına ne ad verilir?.

sörf Sörf olur farklı karakter

Hareket eden bir dalganın tepesinin dik bir kıyıya devrilmesi ters faylar, büyük bir yıkıcı güç.

© Yuri Danilevsky: Kasım fırtınası. Sivastopol

Sörf, sudan dik bir şekilde yükselen derin bir kıyının yakınında meydana geldiğinde, dalga ancak kıyıya çarptığında kırılır. Bu durumda, bir sonraki dalgayla karşılaşan ve çarpma kuvvetini azaltan bir ters dalga oluşur ve ardından yeni bir dalga gelip tekrar kıyıya çarpar.
Büyük bir şişme durumunda bu tür dalga etkileri veya güçlü heyecan genellikle önemli bir yüksekliğe kadar dalga dalgalanmaları eşlik eder.

© Sevastopol'da Fırtına, 11 Kasım 2007

Karadeniz kıyılarında dalga darbe kuvveti 1 m2'de 25 tona ulaşabilmektedir.
Dalga yukarıya doğru dönerken muazzam bir kuvvet alır. Açık Shetland Adalarıİskoçya'nın kuzeyinde, sörf tarafından deniz seviyesinden 20 m yüksekliğe kadar fırlatılan, ağırlığı 6-13 tona varan gnays kaya parçaları vardır.

Dalgaların kıyıya doğru hızla hareket etmesine ne ad verilir? ileri yuvarlan.

Dalgalar, tepeleri açıkça görülebildiğinde düzenli, dalgalar açıkça tanımlanmış tepelere sahip olmadığında ve görünür bir desen olmadan oluştuğunda düzensizdir.
Dalga tepeleri rüzgar yönüne dik açık denizde, gölde, rezervuarda ama kıyıya yakın yerlerde konum alırlar kıyı şeridine paralel, bankalara doğru koşuyor.
Açık denizde dalga yayılma yönü, su yüzeyinde paralel köpük şeritleri ailesiyle - çöken dalga tepelerinin izleri - gösterilir.

Dalgalar oluşturuldu serbest yüzey su, onlarla temas halindeki havayı harekete geçirir. Çoğu durumda, bu havanın kütlesi, sıvının kütlesine kıyasla ihmal edilebilir. Daha sonra sıvının serbest yüzeyindeki basınç şuna eşit olacaktır: atmosferik basınç Gözlemler şunu göstermektedir ki en basit dalga hareketi ile bireysel parçacıklar suyun serbest yüzeyi, yaklaşık olarak bir daireyle çakışan yörüngelerle tanımlanır. Dalgalarla birlikte yayılma hızlarında hareket eden bir referans çerçevesinde, dalga hareketinin sürekli bir hareket olduğu açıktır (Şekil 80). Dalga yayılma hızının c'ye eşit olmasına izin verin, serbest yüzeyde bulunan bir su parçacığı tarafından tanımlanan dairenin yarıçapı eşittir ve bu parçacığın yörüngesi boyunca dönüş periyodu o zaman belirtilen referans sisteminde eşittir. Dalga tepelerindeki akımın hızı şuna eşit olacaktır:

ve dalgaların çukurlarında

Serbest yüzeydeki noktaların en yüksek ve en alçak konumları arasındaki yükseklik farkı eşit olduğundan, Bernoulli denklemini serbest yüzeydeki akım çizgisine uygulayarak şunu elde ederiz:

veya bunun yerine ve değerlerini değiştirdikten sonra,

nereden geliyor

Yarıçap bu formüle dahil edilmemiştir, dolayısıyla dalga yayılma hızı dalgaların yüksekliğine bağlı değildir. Dalgalar yayıldığında, dalga tepesi zaman içinde dalga boyu adı verilen bir mesafe boyunca hareket eder, bu nedenle,

Dönemi (60) ve (61) eşitliklerinden çıkararak şunu elde ederiz:

Bu nedenle, su yüzeyindeki dalgaların yayılma hızları, ses dalgalarının aksine, büyük ölçüde dalga boyuna bağlıdır. Uzun dalgalar kısa olanlardan daha hızlı hareket eder. Farklı uzunluklardaki dalgalar, gözle görülür bir karşılıklı rahatsızlık olmaksızın birbirleriyle örtüşebilir. Bu durumda kısa dalgalar uzun dalgalar tarafından kaldırılıyor gibi görünür ancak daha sonra uzun dalgalar ileri doğru gider ve kısa dalgalar onların arkasında kalır. Rahatsız edilmemiş suya göre sabit bir referans çerçevesindeki akım çizgileri Şekil 1'de gösterilmektedir. 81. Akım çizgilerinin konumundan, derinlik arttıkça suyun hızının çok hızlı bir şekilde azaldığı, yani değerdeki azalmayla orantılı olarak, dalga boyuna eşit bir derinlikte hız yalnızca hızdır; serbest yüzey.

Pirinç. 81. Dalga hareketinin akış çizgileri

Kesin teori, formül (62)'nin yüksekliklerine bakılmaksızın yalnızca alçak dalgalar için geçerli olduğunu göstermektedir. Yüksek dalgalar için c hızı aslında birkaç tanedir Dahası formül (62) ile verilen değer. Ayrıca ne zaman yüksek dalgalar serbest yüzeyde bulunan su parçacıklarının yörüngeleri kapalı değildir: dalganın tepesindeki su ileri doğru hareket eder. daha uzun mesafe, dalganın çukuruna geri döndüğü yerden (bkz. sağ taraf pirinç. 81). Sonuç olarak, yüksek dalgalarla su ileri doğru aktarılır.

Kısa dalgalar için önemli faktör yerçekimine ek olarak yüzey gerilimi de vardır. Düzleştirmeyi hedefliyor dalga yüzeyi ve dolayısıyla dalga yayılma hızı artar. Teori, bu durumda dalga yayılma hızının şuna eşit olduğunu göstermektedir:

burada C kılcal sabittir. İçin uzun dalgalar baskın rol kök işaretinin altındaki ilk terim tarafından oynanır ve kısa dalgalar tam tersine ikinci terimdir. Dalga boyu için

yayılma hızı c'dir minimum değer, eşit

Bu nedenle su din/cm için,

Uzunluğu daha uzun olan dalgalara yerçekimi, daha kısa olan dalgalara ise kılcal denir.

Grubun yayılma hızı, faz hızı olarak adlandırılan dalga tepelerinin hareket hızından ayırt edilmelidir (yukarıda buna dalga yayılma hızı adını verdik ve c ile gösterdik).

Grup hızı adı verilen ve c ile gösterilen dalgalar. Bu kavramın anlamını açıklamanın en kolay yolu, iki dalganın üst üste gelmesinden kaynaklanan hareket örneğidir. eşit genlikler, ancak uzunluk olarak biraz farklı. Bir sinüs dalgamız olsun

burada A genlik, zaman ve bazı katsayılardır. Y veya y oranında arttığında sinüs aynı değeri alır, dolayısıyla miktar

dalga boyu ve büyüklük

bir salınım dönemi vardır. Eğer

yani eğer

o zaman sinüs argümanı zamana bağlı değildir, dolayısıyla y ordinatı zamana bağlı değildir. Bu, dalganın tamamının şeklini değiştirmeden sağa doğru bir hızla hareket ettiği anlamına gelir.

Bu dalganın üzerine ikinci bir dalga ekleyelim

yani aynı A genliğine sahip, ancak biraz farklı değerlere sahip bir dalga.

X ekseninin her iki salınımın fazlarının çakıştığı noktalarında genlik, her iki salınımın fazlarının çakıştığı noktalarda eşittir.

zıt ise genlik sıfırdır. Bu olaya dayak denir. Bilinen formülün uygulanması

şunu elde edeceğiz:

Bu eşitlikte terim

katsayılarının sırasıyla Çarpan'ın ortalama değerlerine eşit olduğu bir dalgayı temsil eder

farkların küçük değerleri için yavaşça değişen, değişken bir genlik olarak düşünülebilir (Şekil 82).

Pirinç. 82. Vuruş

Dalga grubu kosinüsün oluşturulduğu noktada biter sıfıra eşit. Grup hızı c olarak adlandırılan bu noktanın, öncekilere benzer değerlendirmelere göre hareket hızı şuna eşittir:

Uzun gruplar için; yavaş vuruşlar için yeterli doğrulukla şunu varsayabiliriz:

Yerçekiminin etkisi altında ortaya çıkan dalgalar için formül (60)'tan şunu elde ederiz:

Ancak eşitliğe göre (65),

buradan,

Öte yandan, eşitlikten (64) elde edilen değeri formül (62)'ye koyarsak şunu elde ederiz:

Buradan, eşitliği (67) dikkate alarak ve bunu akılda tutarak farklılaşarak şunları buluyoruz:

Böylece dalga grupları c hızıyla yayılır, yarıya eşit faz hızı, başka bir deyişle, bir dalga grubundaki tepeler, dalga grubunun kendisinden iki kat daha hızlı hareket eder; Grubun arka ucunda her zaman yeni dalgalar beliriyor ve grubun ön ucunda kayboluyorlar. Bu olayı, durgun suya düşen bir taşın neden olduğu dalgalarda gözlemlemek çok kolaydır.

Yukarıdakilerin tümü yalnızca su yüzeyindeki dalgalar için değil, aynı zamanda faz hızı dalga boyuna bağlı olan diğer dalgalar için de geçerlidir.

Bir diğer dalga grubu türü ise gemi hareket ettiğinde su yüzeyinde ortaya çıkan dalgalardır. Derin, durgun suyun yüzeyi hareket etmeye zorlanırsa, gemi dalgalarına çok benzeyen bir dalga deseni kolaylıkla elde edilebilir. sabit hız Basınç bozukluğunun nokta kaynağı. Ortaya çıkan hareket matematiksel olarak incelenebilir. V. Thomson (Lord Kelvin), Ekman ve diğerlerinin hesaplamalarına göre Şekil 2'de gösterilen dalga sistemi elde edilir. 83, üzerinde dalga tepeleri eğimli çizgilerle gösterilmiştir. Bu dalga sistemi, rahatsızlığın kaynağıyla birlikte hareket eder. Uzunluk enine dalgalar formül (62)'ye göre eşittir

burada c, rahatsızlık kaynağının hareket hızıdır. Bir gemi hareket ettiğinde, bu tür dalgalardan oluşan iki sistem oluşur - biri pruvaya yakın, diğeri geminin kıç tarafına yakın ve her iki sistemin dalgaları birbirine karışır.

Pirinç. 83. Dalga sistemi şu durumlarda oluşur: düzgün hareket basınç bozukluğu kaynağının su yüzeyinde

Kılcal dalgaların grup hızı, aşağıdakiler için yapılanlara benzer hesaplamalarla kolayca gösterilebilir: yerçekimi dalgaları faz hızından daha büyüktür, yani çok küçük dalgaların sınırlayıcı durumunda 1,5 kat. Sonuç olarak, eğer bozulmanın kaynağı sabit bir hızla hareket ediyorsa, dalga grupları onun önündedir. Akış hızı 23,3 cm/sn'den fazla olan bir nehre indirilen bir olta hattının yakınında, yukarı yönde kılcal dalgalar oluşur ve aşağı yönde yerçekimi dalgaları oluşur ve ikincisi, Şekil 2'deki ile yaklaşık olarak aynı şekle sahiptir. 83 ve ilki yukarı doğru dairesel yaylar şeklinde ayrılıyor. Rahatsızlık kaynağının 23,3 cm/s'den daha düşük hareket hızlarında dalgalar oluşmaz.

İki sıvının temas yüzeyinde çeşitli yoğunluklarÜst üste bulunan dalgalar da meydana gelebilir. Her iki sıvı da hareketsizse ve yoğunlukları eşitse teorik hesaplama dalgaların faz hızı değerini verir.

Üstteki sıvı alttakine göre bir hızda akıyorsa, o zaman teori, ortaya çıkan dalgaların ancak uzunlukları yeterince büyükse kararlı olduğunu gösterir. Kısa dalgalar, arayüz boyunca iki sıvı akışının hareketi için § 7'de gösterildiği gibi kararsızdır, bu da her iki sıvının birbirine karışmasına yol açar. ara bölge; bu karıştırma akışın stabilitesini geri kazandırır. Hız arttıkça kararsızlık ve kararlılık arasındaki sınır, daha uzun dalga boylarına sahip dalgalara doğru kayar. Bu tür dalgalar atmosferde birbirine göre hareket eden farklı yoğunluktaki iki hava katmanının sınırında da ortaya çıkabilir; Bazen bu dalgalar, dalgalı bulut adı verilen bulutların oluşmasıyla görünür hale gelir.

Hava suyun yüzeyinde hareket ettiğinde dalgalar da oluşur. Ancak sürtünmenin olmadığı varsayımına dayanan bu tür dalgalar teorisi, çelişen sonuçlara yol açmaktadır.

gerçeklik. Örneğin V. Thomson'un hesaplamaları, su yüzeyinde dalgaların oluşması için gereken minimum rüzgar hızının yuvarlak bir sayı olması gerektiğini ve minimum yayılma hızı cm/sn ve dalga boyu cm olan dalgaların ortaya çıktığını gösterdi. (daha yüksek rüzgar hızlarında elbette daha uzun dalgalar). Bu arada gerçekte dalgaların oluşması için belirli bir hızda rüzgar yeterlidir. Jeffrey'nin araştırmasına göre bu durum, sürtünme nedeniyle dalga yüzeyindeki basınç dağılımının asimetrik hale gelmesiyle açıklanmaktadır. rüzgar, eğer hızı dalgaların faz hızından büyükse, her dalganın tepesinde iş yapar. Motzfeld, model su dalgalarının yüzeyindeki basınç dağılımını ölçerek, havanın dalgaların hareketine sağladığı direncin, dalga yüzeyinin ufka göre bükülme noktasındaki bir buçuk derecelik eğimiyle orantılı olduğunu buldu, rüzgar hızı ile dalgaların faz hızı arasındaki farkın karesi. Ayrıca Motzfeld, hesaplama yaparak, faz hızı c'ye bağlı olarak bükülme noktasındaki dalga yüzeyinin eğiminin en büyük olduğunu buldu.

Bu c hızı, formül (62)'ye göre, uzunlukta bir dalgaya karşılık gelir.

Motzfeld'in hesaba katmadığı yüzey gerilimini hesaba katarsak, hesaplama, gözlemlere tam olarak uygun olarak, hızı 23,3 cm/sn'yi biraz aşan bir rüzgarın, yüzeyde hafif bir rahatsızlık yaratmaya yeterli olduğunu gösteriyor. su.

Yukarıda türetilen formüller yalnızca derin sudaki dalgalar için uygundur. Su derinliği dalga boyunun yarısına eşitse yine de oldukça doğrudurlar. Daha sığ derinliklerde, dalganın yüzeyindeki su parçacıkları dairesel olmaktan ziyade eliptik yörüngeler tanımlar ve dalga yayılımının uzunluğu ile hızı arasındaki ilişki, derin sudaki dalgalara göre daha karmaşıktır. Ancak dalgalar için

çok sığ sularda ve ayrıca çok uzun dalgalarda orta su Az önce belirtilen bağımlılık yeniden daha basit bir biçim alıyor. her ikisinde de son vakalar Su parçacıklarının serbest yüzeydeki dikey hareketleri, yatay hareketlerine göre çok önemsizdir. Bu nedenle dalgaların yaklaşık olarak sinüzoidal bir şekle sahip olduğunu tekrar varsayabiliriz. (Parçacık yörüngeleri çok düzleştirilmiş elipsler olduğundan, dikey ivmenin basınç dağılımı üzerindeki etkisi ihmal edilebilir. Bu durumda her dikeyde basınç statik bir yasaya göre değişecektir ve sıvının yüksekliğindeki farklar neredeyse yalnızca yatay ivmeyi belirleyecektir. Burada kendimizi yalnızca Şekil 84'te gösterilen su "şaftının" hareketi için yapılan hesaplamalarla sınırlayacağız. Bu hesaplamalar çok basittir ve gelecekte basınç bozukluklarının yayılmasını incelemek için tarafımızdan kullanılacaktır. sıkıştırılabilir bir ortam (bkz. Bölüm IV, § 2).

Pirinç. 84. Su yüzeyindeki şaft

Düz bir tabanın üzerindeki su yüzeyinde, su seviyesini 'den 'e kadar arttıran bir kuyunun sağdan sola doğru c hızıyla yayıldığını varsayalım. dinlenmek. Seviye yükseldikten sonraki hareketinin hızı şu şekilde gösterilecektir: Şaftın yayılma hızıyla hiç örtüşmeyen bu hız, su hacminin yanal hareketine neden olmak için gereklidir. geçiş bölgesi Basitlik açısından şaftın eğiminin tüm genişliği boyunca sabit olduğunu ve dolayısıyla hızın yeterince küçük olması koşuluyla Then'e eşit olduğunu varsayıyoruz. Yayılma milinin c hızına kıyasla ihmal edilebilirse, suyun mil alanındaki dikey yükselme hızı eşit olacaktır ve yükseklik farkı da küçük olmalıdır, bu nedenle bu denklem yalnızca aşağıdaki durumlar için geçerlidir; düşük şaftlar ve bu nedenle az önce bahsedilen durum tamamen haklı.

Kinematik ilişkiye (72) aşağıdaki şekilde kolayca türetilebilecek dinamik bir ilişki eşlik etmelidir. Şaft alanında genişliğe sahip bir su hacmi, bu hacmi oluşturan parçacıklar hareketlerine sağ kenarda sıfır hızla başladıkları, sol kenarda ise hızlara sahip oldukları için ivmeli hareket halindedir. Şaftın bulunduğu bölgeye bir miktar su zerresi alalım. Şaftın bu parçacığın üzerinden geçtiği süre açıkça şuna eşittir:

dolayısıyla parçacığın ivmesi

Şekil düzlemine dik doğrultuda kalınlığı alınırsa şaft bölgesindeki suyun hacmi bire eşit Ek olarak, sonraki her şişme durgun suda yayılmaz, ancak zaten hızla sağa doğru hareket eden suda Bu, sonraki şişmelerin öncekileri yakalamasına ve bunun sonucunda dik bir şişmeye yol açmasına neden olur. sonlu yükseklik.

Sonlu yükseklikteki bir şaftın yayılımının incelenmesi, momentum teoremi kullanılarak, bir akışın ani genişlemesi göz önüne alındığında, § 13'te yapıldığı gibi tamamen aynı şekilde gerçekleştirilebilir. Şaftın ilerlemesi sırasında suyun hareketinin kararlı kabul edilebilmesi için hesaplamanın şaftla birlikte hareket eden bir referans sistemde yapılması gerekmektedir. Nihai yükseklikteki şaftın yayılma hızı,

Şu ana kadar sadece düşündük tek boyutlu(1 günlük ) dalgalar, yani bir ipte yayılan dalgalar doğrusalçevre. Bize daha az tanıdık gelmiyor iki boyutlu Uzun dağ sırtları ve çöküntüler şeklindeki dalgalar iki boyutlu su yüzeyi. Dalgaları tartışırken atmamız gereken bir sonraki adım iki uzayına girmektir ( 2 boyutlu ) ve üç ( 3 boyutlu ) ölçümler. Yine yeni bir şey yok fiziksel prensipler kullanılmayacak; görev basitçe Tanım dalga süreçleri.

Tartışmaya bu bölümün başlangıcındaki basit duruma geri dönerek başlayacağız: tek dalga darbesi . Ancak artık ipte bir rahatsızlık olmayacak, ancak sıçrama rezervuarın yüzeyinde. sıçrama Yerleşir kendi ağırlığı ve bitişik alanlar altında test yüksek tansiyon, yükselmek, dalgayı yaymaya başlıyoruz. Bu süreç “kesit halinde” gösterilmektedir. pirinç. 7-7(a). Durumu değerlendirmenin ilerideki mantığı, ipin orta kısmına keskin bir darbe sonrasında ortaya çıkan etkileri incelerken halihazırda kullanılanla tamamen aynıdır. Ama bu sefer dalga içeri girebilir herkes yönler. Bir yönü diğerine tercih etmek için hiçbir neden olmadığından dalga her yöne yayılır. Sonuç, durgun bir su kütlesinin yüzeyinde tanıdık genişleyen dalgacık çemberidir; aşağıya bakınız. pirinç. 7-7 (b).

Biz iyi tanınıyoruz ve düz su yüzeyindeki dalgalar - tepeleri su yüzeyinde uzun, bazen neredeyse paralel çizgiler oluşturan dalgalar. Bunlar periyodik olarak kıyıya yuvarlanan dalgaların aynısıdır. İlginç özellik Bu tür dalga, engellerin (örneğin sürekli bir duvardaki delikler) üstesinden gelme yoludur. dalgakıran. Çizim 7-8 bu süreci göstermektedir. Deliğin boyutu dalga boyuyla karşılaştırılabilirse, birbirini takip eden her dalga delik içinde bir patlama yaratır; bu da Şekil 2'de olduğu gibi. 7-7, liman suyu bölgesinde dairesel dalgaların kaynağı olarak hizmet vermektedir. Bunun sonucunda dalgakıran ile kıyı arasında eşmerkezli , “yüzük”dalgalar.

Bu fenomen şu şekilde bilinir: kırınım dalgalar Dalgakırandaki deliğin genişliği dalga boyundan çok daha büyükse, bu gerçekleşmeyecektir - engelin içinden geçen dalgalar düz şekillerini koruyacaktır, ancak dalganın kenarlarında hafif çarpıklıklar görünecektir.

Su yüzeyindeki dalgalar gibi üç boyutluluklar da vardır. dalgalar (3 boyutlu –dalgalar) . İşte en tanıdık örnek ses dalgalar. Ses dalgasının tepe noktası bir alandır kalınlaşma hava molekülleri. Şekil 2'ye benzer çizim. Üç boyutlu bir durum için 7-7, küre şeklinde genişleyen bir dalgayı temsil eder .

Tüm dalgaların özelliği vardır refraksiyon . Bu, bir dalganın iki ortamın sınırından geçip daha yavaş hareket ettiği bir ortama girdiğinde ortaya çıkan bir etkidir. Bu etki özellikle düzlem dalgalar durumunda belirgindir (bkz. pirinç. 7-9). O kısım düzlem dalgası Kendini yeni, "yavaş" bir ortamda bulan bu ortamda daha düşük bir hızla hareket eder. Ancak dalganın bu kısmı kaçınılmaz olarak "hızlı" ortamdaki dalgayla ilişkili kaldığından, ön(Şekil 7-9'un altındaki noktalı çizgi) kırılmalı, yani Şekil 2'de gösterildiği gibi iki ortam arasındaki arayüze yaklaşmalıdır. 7-9.

Dalga yayılma hızındaki değişiklik aniden değil yavaş yavaş meydana gelirse, o zaman dalga cephesinin dönüşü de sorunsuz bir şekilde gerçekleşecektir. Bu arada bu, nasıl hareket ederlerse etsinler sörf dalgalarının nedenini açıklıyor. açık su, neredeyse her zaman paralel kıyı şeridi. Gerçek şu ki, su tabakasının kalınlığı azaldıkça yüzeyindeki dalgaların hızı azalır bu nedenle, dalgaların sığ su alanına girdiği kıyıya yakın yerlerde, yavaşlıyorlar. Cephelerinin kademeli dönüşü, dalgaları kıyı şeridine neredeyse paralel hale getiriyor.

Bir sıvının serbest yüzeyi boyunca veya birbiriyle karışmayan iki sıvının arayüzünde ortaya çıkan ve yayılan. V. s.zh'de. etkisi altında oluşur dış etki Bunun sonucunda sıvının yüzeyi uzaklaştırılır. denge durumu(örneğin bir taş düştüğünde). Bu durumda dengeyi yeniden sağlayan kuvvetler ortaya çıkar: kuvvetler yüzey gerilimi ve ağırlık. V.'nin hattaki geri yükleme kuvvetlerinin niteliğine bağlı olarak. ikiye ayrılır: yüzey gerilimi kuvvetleri baskınsa kılcal dalgalar ve yerçekimi kuvvetleri baskınsa yerçekimi dalgaları. Yer çekimi ve yüzey gerilimi kuvvetlerinin birlikte etki etmesi durumunda oluşan dalgalara yer çekimi-kılcal dalga adı verilir.

Yüzey gerilimi kuvvetlerinin etkisi en çok kısa dalga boylarında, yerçekimi kuvvetlerinin etkisi ise uzun dalga boylarında belirgindir. Hızİle

V.'nin p'ye yayılması. λ dalga boyuna bağlıdır. Dalga boyu arttıkça yerçekimsel-kılcal dalgaların yayılma hızı öncelikle belirli bir minimum değere düşer. - ve sonra tekrar artar (σ - yüzey gerilimi, g - Yer çekimine bağlı ivme, ρ

sıvı yoğunluğu). c 1 değeri dalga boyuna karşılık gelir

λ > λ 1 için yayılma hızı öncelikle yer çekimine ve λ cm için ise bağlıdır. Yerçekimi dalgalarının ortaya çıkma nedenleri: Sıvının Güneş ve Ay tarafından çekilmesi (bkz. Gelgitler ve akışlar), su yüzeyine yakın veya yüzeydeki cisimlerin hareketi (gemi dalgaları), dürtüsel basınç sisteminin hareketi sıvının yüzeyinde (rüzgar dalgaları, yüzeyin belirli bir bölümünün başlangıçtaki sapması denge konumu

, örneğin bir su altı patlaması sırasında seviyedeki yerel bir artış). Doğada en yaygın olanı rüzgar dalgalarıdır (ayrıca bkz. Deniz dalgaları). Büyük Sovyet ansiklopedisi. 1969-1978 .

. - M .: Sovyet Ansiklopedisi

Diğer sözlüklerde “Sıvı yüzeyindeki dalgalar” ın ne olduğuna bakın: Bir sıvının serbest yüzeyi boyunca veya birbiriyle karışmayan iki sıvı arasındaki arayüz boyunca ortaya çıkan ve yayılan dalgalar. V. s.zh'de. Dış etkilerin etkisi altında oluşur. darbe, bunun sonucunda sıvının yüzeyi uzaklaştırılır... ...

Fiziksel ansiklopedi

Sıvının dengesi bozulduğunda (rüzgarın hareketi, geçen bir gemi, fırlatılan bir taş nedeniyle) ve yerçekimi ve yüzey eğilimi bozulduğunda ortaya çıkan, bir sıvının sınırındaki (örneğin okyanus yüzeyi) dalga hareketleri sıvının çekme kuvvetleri... ... Doğa bilimi. Ansiklopedik Sözlük

Deniz veya okyanus yüzeyindeki dalgalar. Etki altındaki su parçacıklarının yüksek hareketliliği nedeniyle çeşitli türler kuvvetler kolayca dengeden çıkar ve devreye girer salınım hareketleri. Dalgaların ortaya çıkmasına neden olan sebepler... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

Bu ortamda yayılan ve kendileriyle birlikte enerji taşıyan, ortamın durumundaki değişiklikler (bozulmalar). En önemli ve en sık rastlanan tür V. elastik dalgalar sıvının yüzeyindeki dalgalar ve elektromanyetik dalgalar. Özel elastik V durumları.... ... Bir sıvının serbest yüzeyi boyunca veya birbiriyle karışmayan iki sıvı arasındaki arayüz boyunca ortaya çıkan ve yayılan dalgalar. V. s.zh'de. Dış etkilerin etkisi altında oluşur. darbe, bunun sonucunda sıvının yüzeyi uzaklaştırılır... ...

Dalgalar- Dalgalar: tek bir dalga; b dalga treni; c sonsuz sinüs dalgası; dalga boyu. DALGALAR, bu ortamda yayılan ve beraberinde enerji taşıyan bir ortamın (bozulmaların) durumundaki değişikliklerdir. Tüm dalgaların temel özelliği, ne olursa olsun... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

Rahatsızlıklar yayılıyor terminal hızı uzayda madde aktarmadan enerji taşıyor. En yaygın olanları ses dalgaları, sıvı yüzeyindeki dalgalar ve elektromanyetik dalgalar gibi elastik dalgalardır. Aksine… … Büyük Ansiklopedik Sözlük

Süreklilik mekaniği Sürekli ortam Klasik mekanik Kütlenin korunumu yasası Momentumun korunumu yasası ... Wikipedia

Dalga, bu ortamda yayılan ve beraberinde enerji taşıyan bir ortamın durumundaki değişikliktir (pertürbasyon). Başka bir deyişle: “...dalgalar veya dalgalar, zamanla değişen herhangi bir... ... Vikipedi'nin maksimum ve minimumlarının mekansal değişimidir.

Uzayda sonlu bir hızla yayılan ve maddeyi aktarmadan kendileriyle birlikte enerji taşıyan bozulmalar. En yaygın dalga türleri, ses dalgaları, sıvıların yüzeyindeki dalgalar ve elektromanyetik dalgalar gibi elastik dalgalardır. Aksine… … Ansiklopedik Sözlük

Kitaplar

• Çok fazlı sistemlerin dinamiği. Çalışma rehberi, Glazkov Vasily Valentinovich. "Çok Fazlı Sistemlerin Dinamiği" dersi ısı ve kütle transferi ana dersinin devamı niteliğindedir. Kurs formüle eder matematiksel açıklama ve iki fazlı sistemlerin modelleri. Düşünülüyor...