Элементы волны

Каждая вал, поступательная или стоячая, характеризуется определенными элементами (рис.19). Общими элементами для обоих типов волн являются.

Волновой профиль — кривая, получаемая в результате сечения взволнованной поверхности моря вертикальной плоскостью в заданном направлении (обыкновенно в направлении распространения волн).

Посредственный волновой уровень — линия, пересекающая волновой профиль этак, что суммарные площади выше и ниже этой линии одинаковы.

Гребень волны — доля волны, расположенная выше среднего волнового уровня.

Верхушка волны — наивысшая точка гребня волны.

Лощина волны — часть волны, расположенная ниже среднего волнового уровня.

Подошва волны — наинизшая точка ложбины волны.

Вышина волны h — превышение высоты волны под соседней подошвой на волновом профиле, проведенном в генеральном направлении распространения волн. Вышина волны равно удвоенной амплитуде или удвоенному радиусу орбиты поступательной волны при круговых орбитах (h = 2r).

Длина волны λ — горизонтальное дистанция между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле, проведенном в генеральном направлении распространения волн.

Крутизна волны — касательство высоты данной волны к ее длине. Крутизна волны в различных точках волнового профиля различна. Для практики смысл имеет наибольший наклон, какой приближенно равен отношению высоты волны к ее полудлине h /λ/2 .

Элементы волны

Рис. 19. Кривая волновых колебаний поверхности воды

Для удобства характеристики крутизны волны пользуются отношением высоты к длине (h /λ ), которое и называют средней крутизной волны.

Перечисленные элементы определяют геометрические характеристикиволны. Для поступательной волны необходимо добавить еще три элемента

Курс распространения волн, отсчитываемое от норда в сторону их движения.

Фронт волны — черта на плане взволнованной поверхности, проходящая по вершинам гребня данной волны, которые определяется по множеству волновых профилей, проведенных параллельно генеральному направлению распространения волн.

Длина гребня волны — протяженность гребня волны в направлении ее фронта.

Кроме элементов, определяющих геометрические характеристики волны, выделяют кинематические элементы. К ним относятся:

Этап волны τ — интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн чрез фиксированную вертикаль. Период волны можно установить и как время обращения частицы по ее орбите.

Для стоячей волны этап определяется промежутком времени, за какой совершается полное колебание уровня, этак как частицы воды в этом случае не совершают движения по круговым орбитам.

Скорость распространения, или фазовая скорость сf — скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения, определяемая за куцый интервал времени порядка периода волны. Понятие скорости относится лишь к поступательной волне.

Кроме фазовой скорости, применяются понятия угловой скорости вращения частиц по орбитам ω и линейной скорости орбитального движения частиц ν.

Между элементами волны существуют следующие соотношения:

Элементы волны ν=ωr h=2r ω= Элементы волны λ=2πr

 

где r — радиус орбиты частицы.

Указанные элементы волн относятся к правильной двумерной волне. Реальные ветровые волны трехмерные. Запись реальной трехмерной волны по наблюдениям в точке представлена на рис. 20.

Элементы волны

Рис. 20. Схема трехмерной волны

 

Будто видно на рисунке, реальная вал весьма далека от двухмерной волны (типа зыби). Потому в теории волн приходится впрыскивать дополнительные термины.


Добавить комментарий