Παραδείγματα Λυμένες ασκήσεις Κεφαλαίου 5

Σχετικά έγγραφα
Ασκηση 1: Να διατυπώσετε το πρόβλημα οριακών τιμών το οποίο απαιτείται για τη μαθηματική επίλυση του φυσικού μοντέλου που φαίνεται στο σχήμα: y Λ 2

max 0 Eκφράστε την διαφορά των δύο θετικών λύσεων ώς πολλαπλάσιο του ω 0, B . Αναλύοντας το Β σε σειρά άπειρων όρων ώς προς γ/ω 0 ( σειρά

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΑΝΩ ΣΤΑ ΚΥΜΑΤΑ (Εισαγωγή)

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΑΝΩ ΣΤΑ ΚΥΜΑΤΑ (Εισαγωγή)

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

Κεφάλαιο 0 Μιγαδικοί Αριθμοί

Σχήμα 1 Μορφές κυμάτων (α) Μονοδιάστατο, (β) Διδιάστατο, (γ) και (δ) Τρισδιάστατα. [1]

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ ΤΟ 2 Ο ΘΕΜΑ

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ E ΕΞΑΜΗΝΟ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι

ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΚΥΜΑΤΑ (Κύματα στην Επιφάνεια Υγρού Θαλάσσια Κύματα)

ΔΙΑΣΤΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ: ENA ΣΠΟΥΔΑΙΟ ΝΟΗΤΙΚΟ ΕΡΓΑΛΕΙΟ

Μοντέλα Boussinesq. Σειρά V 2

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΧΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ η ΕΡΓΑΣΙΑ

Φυσική για Μηχανικούς

Ηλεκτρική και Μηχανική ταλάντωση στο ίδιο φαινόμενο

ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΕΡΓΑ

Υπολογισμός Κυματικής Δύναμης σε σύστημα πασσάλων Θαλάσσιας Εξέδρας

Φυσική Γ Θετ. και Τεχν/κης Κατ/σης ΚΥΜΑΤΑ ( )

Περιεχόμενα. Σειρά VII 2

3.1 Η Αρχή της υπέρθεσης (ή της επαλληλίας)

Να επιλύουμε και να διερευνούμε την εξίσωση αx + β = 0, βάση τη γραφική παράσταση της ευθείας y = ax + β.

Ανεμογενείς Κυματισμοί

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

1. Nα λυθούν οι ανισώσεις. 2. Nα λυθούν οι ανισώσεις. 3. Nα βρεθούν οι κοινές λύσεις των ανισώσεων: 4. Nα βρεθούν οι κοινές λύσεις των ανισώσεων:

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΑΝΩ ΣΤΑ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΚΥΜΑΤΑ

2g z z f k k z z f k k z z V D 2g 2g 2g D 2g f L ka D

Παράκτια Ωκεανογραφία

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Κυκλώματα με ημιτονοειδή διέγερση

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Παράκτια Ωκεανογραφία

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΛΕΥΚΩΣΙΑ ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014 ΛΥΚΕΙΑΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ Β ΣΕΙΡΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 12 ΙΟΥΝΙΟΥ 2017 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

β. Το πλάτος της σύνθετης ταλάντωσης είναι : Α = (Α 1 ² + Α 2 ² + 2 Α 1 Α 2 συν φ) (φ = π rad) Α = (Α 1 ² + Α 2 ² + 2 Α 1 Α 2 συν π) Α = [Α 1 ² + Α 2

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 3 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2018: ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Κεφάλαιο 4: Διαφορικός Λογισμός

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 2017

Μετασχηματισμοί των κυματισμών Μετασχηματισμοί Κυματισμών. Β.Κ. Τσουκαλά, Επίκουρος Καθηγήτρια ΕΜΠ

2.2. Συμβολή και στάσιμα κύματα. Ομάδα Γ.

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ. Στις ερωτήσεις Α1-Α4, να γράψετε στην κόλλα σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Φυσική Ο.Π. Γ Λυκείου

. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑ ΘΕΩΡΙΑΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Όταν το ελατήριο έχει μάζα

ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Φυσική ΙΙΙ (Κυματική) Διαγώνισμα επί πτυχίω εξέτασης 02/06/2017 1

Φυσική για Μηχανικούς

ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 6: ΘΕΩΡΗΜΑ ΜΕΣΗΣ ΤΙΜΗΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΥ ΛΟΓΙΣΜΟΥ (Θ.Μ.Τ.)

ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Αντικείµενο εξέτασης: Όλη η διδακτέα ύλη Χρόνος εξέτασης: 3 ώρες

1. Πηγή αρμονικών κυμάτων βρίσκεται στο αριστερό άκρο Ο γραμμικού ελαστικού μέσου που ταυτίζεται

Γ.Κονδύλη 1 & Όθωνος-Μ αρούσι Τ ηλ. Κέντρο: , /

Η μέγιστη δυναμική ενέργεια του ελατηρίου κατά τη διάρκεια της απλής αρμονικής ταλάντωσης του σώματος είναι ίση με : 2m g. m g i. m g. iii. k. ii.

Λαμβάνονται υπόψη οι απώλειες. διατομή και θεώρηση

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΟΕΦΕ 2013 ΤΑΞΗ: Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Βοηθητικά για το θέμα 2016

ΕΝΩΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΑΣ (Ε.Φ.Β.Ε.) Θέμα 1 ο. Θέμα 2 ο. Θέμα 3 ο. Θέματα Εξετάσεων Γ τάξης Γυμνασίου 14/4/2019

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο: ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 3: ΕΦΑΠΤΟΜΕΝΗ [Κεφάλαιο 2.1: Πρόβλημα εφαπτομένης του σχολικού βιβλίου]. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΝΑΥΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΘΑΛΑΣΣΙΑΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ

4 Αρμονικές Ταλαντώσεις 1 γενικά 17/9/2014

Περιβαλλοντική Γεωτεχνική Θεματική Ενότητα 7 Μεταφορά ρύπων στο υπόγειο νερό

Θεοφάνης Καραμπάς. Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗΣ Επιλέξτε τη σωστή απάντηση στη παρακάτω πρόταση :

Τηλ./Fax: , Τηλ: Λεωφόρος Μαραθώνος &Χρυσοστόµου Σµύρνης 3, 1

ΘΕΜΑ Β Β.1 Ένα σύστημα ξεκινά φθίνουσες ταλαντώσεις με αρχική ενέργεια 100J και αρχικό πλάτος A o. Το έργο της δύναμης αντίστασης μετά από N ταλαντώσε

3. α) Να λύσετε την εξίσωση x 2 = 3. β) Να σχηματίσετε εξίσωση δευτέρου βαθμού με ρίζες, τις ρίζες της εξίσωσης του α) ερωτήματος.

Το πρόβλημα. 15m. ταμιευτήρας. κανάλι

1) Πάνω σε ευθύγραµµο οριζόντιο δρόµο ένας τροχός κυλάει χωρίς να ολισθαίνει. Ποιες από τις παρακάτω σχέσεις είναι σωστές ;

t 1 t 2 t 3 t 4 δ. Η κινητική ενέργεια του σώματος τη χρονική στιγμή t 1, ισούται με τη δυναμική ενέργεια της ταλάντωσης τη χρονική στιγμή t 2.

2-1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2-2 ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 16/2/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ A ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Ι

Ακτομηχανική & Παράκτια Έργα 2/23/2012

Προσδιορισμός ενός επίπεδου απλού αρμονικού κύματος από τις ταλαντώσεις σημείων του

Εξίσωση γραμμικού αρμονικού κύματος

ΑΣΚΗΣΗ 4. Ωμική αντίσταση - αυτεπαγωγή πηνίου

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 25/09/16 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

Το στάσιμο κύμα είναι ειδική περίπτωση συμβολής

2.2. Συµβολή και στάσιµα κύµατα. Οµάδα Γ.

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κύµατα - Φαινόµενο Doppler Ενδεικτικές Λύσεις Σάββατο 17 εκέµβρη 2016 Θέµα Α

1 ον ΜΕΡΟΣ ΑΠΟ ΤΗ ΦΑΣΙΚΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΣΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΟΜΑΔΟΣ 2 ον ΜΕΡΟΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ. Η ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΜΕ ΤΑ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΑ

t 1 t 2 t 3 t 4 δ. Η κινητική ενέργεια του σώματος τη χρονική στιγμή t 1, ισούται με τη δυναμική ενέργεια της ταλάντωσης τη χρονική στιγμή t 2.

(1) ταχύτητα, v δεδομένη την πιο πάνω κατανομή θερμοκρασίας; 6. Γιατί είναι σωστή η προσέγγιση του ερωτήματος [2]; Ποια είναι η

ΣΕΙΡΑ: 3 Κύματα: αρμονικό έως στάσιμο, Στερεό: κινηματική έως διατήρηση στροφορμής

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΜΟΝΟ ΝΕΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1η ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 24/07/2014

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ η ΕΡΓΑΣΙΑ. Προθεσµία παράδοσης 16/11/10

ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΕΡΓΑ

Α4. α. β. Μονάδες 5 Α5. Σωστό Λανθασμένο Σωστό Λάθος Μονάδες 5

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Θέμα Α. 1. β 2. α 3. γ 4. β 5. Λ,Λ,Λ,Λ,Λ.

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ

με Τέλος πάντων, έστω ότι ξεκινάει ένα άλλο υποθετικό σενάριο που απλά δεν διευκρινίζεται. Για το i) θα έχουμε , 2

1. Δύο σύγχρονες πηγές αρμονικών κυμάτων βρίσκονται σε δύο σημεία της επιφάνειας ενός υγρού δημιουργώντας

Φορτίο Q = 3.2μC έλκει ένα φορτίο q που βρίσκεται σε απόσταση r, με δύναμη F = 6.4 N. Nα υπολογίσετε:

1. Εγκάρσιο αρμονικό κύμα μήκους κύματος 0,2 m διαδίδεται σε γραμμικό ελαστικό μέσο το οποίο ταυτίζεται

2o ΘΕΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

2 c. cos H 8. u = 50 n

Περιεχόμενα. Σειρά II 2

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Transcript:

Παραδείγματα Λυμένες ασκήσεις Κεφαλαίου 5 Παράδειγμα : Υπενθυμίζεται η γενική μορφή της σχέσεως διασποράς για την περίπτωση αλληλεπίδρασης κύματος-ρεύματος, παρουσία και των επιδράσεων της επιφανειακής τάσης: ~ τ h U ( h ) + ( h ) tanh ( h ) ω ± ( h ) () α) Ποιά είναι η ερμηνεία του διπλού προσήμου ( ± ) που εμφανίζεται στην ανωτέρω σχέση; β) Πώς διαμορφώνεται η ανωτέρω σχέση όταν h ; γ) Με τη βοήθεια της σχέσεως διασποράς να προσδιορίσετε τη φασική ταχύτητα συναρτήσει του μήκους κύματος λ, για νερό ενδιαμέσου βάθους και για βαθύ νερό δ) Nα προσδιορίσετε την ταχύτητα ομάδας Ποιά είναι η φυσική σημασία αυτής; ε) Να εκτιμήσετε τη σχετική σημασία των διαφόρων όρων που εμφανίζονται στη σχέση () για σχετικώς μεγάλα κύματα σε ενδιάμεσο και μεγάλο βάθος νερού, (δηλαδή για τις περιπτώσεις που ενδιαφέρουν περισσότερο σε εφαρμογές θαλάσσιας τεχνολογίας) Πώς απλοποείται σ' αυτήν την περίπτωση η σχέση διασποράς; Δίδεται η τιμή του συντελεστή επιφανειακής τάσεως του νερού σε θερμοκρασία 5 ο C: ~ τ 7 /se Υπόδειξη: Για να εκτιμήσετε τη σχετική σημασία των διαφόρων όρων που εμφανίζονται στη σχέση () σε νερό ενδιαμέσου βάθους, μπορείτε να βρείτε πως διαμορφώνονται οι αριθμητικές τιμές των αδιάστατων συντελεστών ξ ~τ /, v ω h /, και F U / για ορισμένες ενδεικτικές τιμές των κυματικών παραμέτρων Μπορείτε να λάβετε υπ' όψιν σας τα ακόλουθα σχόλια Είναι λογικό να υποθέσουμε ότι h > 5, διότι για μικρότερο βάθος και σχετικώς μεγάλα κύματα καθίστανται έντονα διάφορα μη γραμμμικά φαινόμενα, τα οποία δεν έχουν ληφθεί υπ' όψιν στην παρούσα θεωρία Η εκφραση "σχετικώς μεγάλα κύματα" βολεύει να ερμηνευθεί ως "κύματα με σχετικώς μεγάλη περίοδο", πχ T > se (γιατί;) Η ταχύτητα ρεύματος στη θάλασσα κυμαίνεται συνήθως από έως /se Αντιστοίχως μπορείτε να εργασθείτε για την περίπτωση νερού μεγάλου βάθους, ξεκινώντας από την κατάλληλη μορφή της σχέσεως διασποράς Λύση: α) Το πρόσημο ( ) στην εξίσωση () ισχύει στην περίπτωση όπου ο κυματισμός διαδίδεται ομόρροπα προς το ρεύμα, ενώ το πρόσημο (+) στην αντίθετη περίπτωση β) Για να βρούμε πώς διαμορφώνεται η σχέση () όταν h, διαιρούμε πρώτα και τα δύο μέλη με h, οπότε παίρνουμε + ~ τ tan ( h ) ( ω ± U ) / () Ομως, όταν h, τότε tan ( h ), οπότε η ανωτέρω σχέση διαμορφώνεται ως εξής: ( ω U ) ~ + :κύμα - ρεύμα αντίρροπα ± + τ, () :κύμα - ρεύμα ομόρροπα 5 6

γ) Η φασική ταχύτητα του κυματισμού δίδεται από τη σχέση ω / Για νερό ενδιαμέσου βάθους η σχέση () μας δίδει ~ :κύμα - ρεύμα αντίρροπα ω + τ tanh ( h ) U, () + :κύμα - ρεύμα ομόρροπα Συνεπώς, η φασική ταχύτητα του κυματισμού θα είναι ω + ~ τ ( h) U tanh :κύμα - ρεύμα αντίρροπα,, (4) + :κύμα - ρεύμα ομόρροπα εκ της οποίας, αντικαθιστώντας τον κυματαριθμό με π / λ, βρίσκουμε λ π πh ( λ ) + ~ :κύμα - ρεύμα αντίρροπα τ tanh U, (5) π λ λ + :κύμα - ρεύμα ομόρροπα Για νερό μεγάλου βάθους ( h ) έχουμε ότι tanh ( π h / λ ), οπότε η σχέση (5) μας δίδει λ π λ ~ :κύμα - ρεύμα αντίρροπα ( ) + τ U, (6) π λ + :κύμα - ρεύμα ομόρροπα Στην ίδια σχέση καταλήγουμε και αν ξεκινήσουμε από τη σχέση διασποράς του βαθού νερού () ε) Βρήκαμε από την απάντηση του ερωτήματος γ) την συνθήκη + ~τ tanh ( h ) < U Υποθέτοντας ότι το νερό είναι βαθύ (υπόθεση που θα ελεγχθεί εκ των υστέρων), και θέτουμε tanh h Τότε η ανωτέρω ανισότητα γίνεται ( ) + ~ τ < U + < ~ h U τ h h ~ τ ( h ) U + < F + T ( h ) < F ( h ), h όπου, για βάθος h, οι αδιάστατες ποσότητες F (αριθμός Froude) και T έχουν τις τιμές: 6

U F και T ~ τ 5 7 8 7 9 8 Η τελευταία ανισότητα γράφεται τελικά στη μορφή T ( h) F ( h) + <, από την οποία προκύπτει ότι η ποσότητα αντίστοιχου τριωνύμου: (h) πρέπει να βρίσκεται μεταξύ των ριζών του ( h ), F ± F T 4 4T 4 5 λ, πh 4 4 5 4 πh 6 4 Επομένως, το φαινόμενο διατηρεί τον κυματικό του χαρακτήρα στις περιοχές λ < λ 44 (όπου κυριαρχεί η επίδραση επιφανειακής τάσεως) και λ > λ 6 (όπου κυριαρχεί η επίδραση βαρύτητας) Και στις δύο περιπτώσεις ( λ, ) το μήκος κύματος που υπολογίζεται είναι πολύ μικρό ώστε να επαληθεύεται η υπόθεση h >>!! Παραδείγμα : Να διερευνήσετε τη σχέση διασποράς ( Π ) αμελώντας την επίδραση της επιφανειακής τάσης (δηλαδή θέτοντας ~ τ ) Το κεντρικό ερώτημα που πρέπει να εξετασθεί στα πλαίσια της ζητούμενης διερεύνησης είναι τα εξής: Δεδομένης της κυκλικής συχνότητας ω (ή της περιόδου T ), πόσες και ποιές είναι οι επιτρεπτές τιμές του κυματαριθμού K (ή του μήκους κύματος λ ), οι οποίες προκύπτουν από τη σχέση διασποράς; Να εξετάσετε ξεχωριστά τις περιπτώσεις: α) Κύμα και ρεύμα ομόρροπα, β) Κύμα και ρεύμα αντίρροπα Λύση: α) Οταν το κύμα και το ρεύμα είναι ομόρροπα και ~ τ, η σχέση διασποράς γίνεται U ω h / ( h) tanh ( h ) + ( h ) () Θέτοντας h u και ω h / U, η () γράφεται στη μορφή U u tan u + F u, () όπου F U / είναι ένας αριθμός Froude 6

Παράδειγμα : Απλός αρμονικός κυματισμός βαρύτητας, κυκλικής συχνότητας ω, διαδίδεται από την περιοχή νερού μεγάλου βάθους προς την ακτή (βλ σχήμα) Το μήκος και ύψος του κυματισμού στο βαθύ νερό είναι λ λ και a a, αντίστοιχα h ΒΑΘΥ ΝΕΡΟ Ποιό είναι το πλάτος, το μήκος και η φασική ταχύτητα του κυματισμού στη ρηχή περιοχή, όπου το βάθος του νερού είναι h ; Τι υποθέσεις, πέραν της γραμμικότητας, χρειαζόμαστε για να υπολογίσουμε τα ανωτέρω μεγέθη; Λύση: Προκειμένου να συνδέσουμε τα χαρακτηριστικά του κύματος στο ρηχό νερό με αντίστοιχα χαρακτηριστικά του όταν αυτό βρίσκεται (σε προγενέστερες στιγμές) στο βαθύ νερό (χωρίς να διατυπώσουμε και να επιλύσουμε το πλήρες πρόβλημα συνοριακών τιμών που εμπλέκει την ακριβή μορφή του πυθμένα), απαιτείται να ισχύουν οι ακόλουθες απλοποιητικές προϋποθέσεις: Η ρήχωση είναι πολύ ομαλή έτσι ώστε το βάθος να μπορεί να θεωρηθεί πρακτικά σταθερό σε αρκετά μήκη κύματος (Αργά μεταβαλλόμενη βαθυμετρία ως προς το μήκος κύματος) Οι απώλειες ενέργειας, πχ λόγω τριβής στον πυθμένα ή/και λόγω θραύσης των κυμάτων στην επιφάνεια, είναι μικρές, έτσι ώστε να μπορούν να αγνοηθούν Υπό τις δύο αυτές προϋποθέσεις μπορούμε να δώσουμε την ακόλουθη προσεγγιστική λύση του ανωτέρου προβλήματος Δεδομένου ότι η απόκριση γραμμικών συστημάτων σε αρμονική διέγερση είναι αρμονική με την ίδια συχνότητα, η συχνότητα του κυματισμού καθώς κινείται προς την ακτή παραμένει σταθερή Από την σχέση διασποράς των κυματισμών βαρύτητας στο βαθύ νερό λαμβάνουμε π π ω 9 8 s 767 rad / se λ Η φασική ταχύτητα στο βαθύ νερό δίδεται από τη σχέση ω 767 rad s 54s 69 s Στην περιοχή του ρηχού νερού, όπου το βάθος είναι περίπου, ισχύει η σχέση διασποράς 6

ω h ω tanh ( h ) h tanh ( h ) 57 Η ανωτέρω εξίσωση, λυόμενη ως προς την αδιάστατη παράμετρο h με επαναλήψεις (ή γραφικά), μας δίδει h 68, άρα 56, και λ π Η φασική ταχύτητα του κυματισμού στην περιοχή βάθους προκύπτει άμεσα από τη σχέση 767 rad s ω s 56 77 / Υπό τις προϋποθέσεις που αναφέραμε στην αρχή, μπορούμε να προσδιορίσουμε το πλάτος a του κυματισμού στην περιοχή με h, χρησιμοποιώντας τη διατήρηση της ενέργειας Η ροή της κυματικής ενέργειας (ισχύος) που διέρχεται από κατακόρυφη διατομή στην περιοχή νερού μεγάλου βάθους είναι: W ρ a 4 Αντιστοίχως, η ροή της κυματικής ενέργειας (ισχύος) που διέρχεται από κατακόρυφη διατομή στην περιοχή βάθους h είναι: W + h ρ a 4 sinh ( h ) Εφ' όσον οι απώλειες ενέργειας μπορούν να θεωρηθούν αμελητέες θα ισχύει ότι W και άρα W a 5, + h sinh ( h ) 66 7 + 4 464 a 5 a 5 Πώς δικαιολογείται φυσικά ή αύξηση του πλάτους του κύματος στο ρηχό νερό; 64