Орбиты частиц воды на волне III

Приливные волны возбуждаются приливообразующими силами Луны и Солнца. Эти волны характерны, тем, что вертикальные смещения частиц воды, описывающих длинные эллиптические орбиты, проявляются в периодических колебаниях уровня океанов и морей, а горизонтальные смещения определяют поступательные периодические движения воды в форме приливных течений. [c.109]

У поступательных волн частицы воды совершают колебания по круговым или эллиптическим орбитам у правильных стоячих волн колебания происходят по орбитам, вертикальным в пучностях, горизонтальным в узлах и наклоненным в промежутках между пучностями и узлами. [c.110]

Энергия, которой обладают волны, слагается из кинетической, возникающей от обращения частиц воды по орбитам, и потенциальной, которая определяется тем, что частицы при волновом движении приподняты над невозмущенным уровнем. Вследствие этого осредненное за период значение потенциальной энергии зависит от величины превышения центров орбит над положением частиц в покое. [c.118]

Помимо численных расхождений с опытами, необходимо отметить еще одну принципиальную особенность, общую для всех предшествовавших исследований эти исследования, касавшиеся движения формы волны с фазовой скоростью с, ничего не могли сказать о внутреннем механизме передачи энергии самим частицам воды, движущимся по своим орбитам (и отчасти продвигающимся в поступательном движении). В сущности, не было известно, можно ли вообще описывать приращение энергии колебательной системы или системы, обладающей каким-то моментом количества движения, рассматривая движение формы волны, на которую действует та или иная горизонтальная сила. Ведь нельзя же, например, сопоставлять период колебаний маятника часов с натяжением пружины, воздействующей на основной, ведущий валик этих часов. При изменении завода пружины от полного до предельно малого период колебаний маятника меняется столь ничтожно, что в обычных часах с этим не считаются постоянство вращающего момента обеспечивают (посредством улитки ) лишь в точных хронометрах. Совершенно так же нельзя ожидать, что горизонтально направленная сила (будь то тангенциальная сила трения или составляющая избыточного давления) сообщает волне ускорение по той я е схеме, по какой сообщается ускорение, например, вагону, способному катиться по рельсам. Исходя из таких соображений, нарушим традиции и будем рассматривать воздействие внешних сил не на форму волны, а на частицы воды, движущиеся по своим орбитам. [c.293]

Здесь к — коэффициент трения между воздухом и водой. Знакопеременная горизонтальная составляющая орбитальной скорости поверхностных частиц воды выражается через фазовый угол 0, радиус орбиты (полувысоту волн) Го и период волн Т [c.341]

В 7 было сказано о важной поправке к теории волн, которую внес еще в XIX в. Стокс [5]. Этим автором было показано, что частицы воды на волне, при движении с потенциалом скоростей, не могут описывать замкнутые орбиты на движение по замкнутым орбитам непременно налагается поступательное движение со скоростью, которая выражается по Стоксу формулой (68). Выше (см. 9) говорилось, что в действительности эта, стоксова, скорость непостоянна во времени, что она пульсирует в пределах одного периода волн и тем самым вносит существенные изменения даже в самый профиль ветровых волн и мертвой зыби. Но сейчас мы не будем касаться этих деталей кинематики волн, а ограничимся выражением (68), которое дает скорость волнового течения, осредненную по времени в пределах одного периода волн. Проинтегрировав выражение (68), умноженное на толщину dz элементарного слоя воды, в пределах от 2 = О до г — оо, легко получить выражение для полного потока волнового стоксова течения, который проходит под единицей длины, воображаемой на поверхности моря. [c.371]

Наблюдения и опыты давно показали, что при движении волн на поверхности воды сами водные частицы не переносятся со скоростью волн, а движутся по замкнутым или почти замкнутым орбитам вокруг той точки, в которой находилась соответствующая частица в состоянии покоя. [c.226]

Ввиду отсутствия экспериментальных средств для проверки подобного предположения гипотеза о роли тангенциальной силы при передаче энергии волнам продержалась у ряда авторов до нашего времени. Между тем можно показать, что количество энергии, получаемой волнами по этому каналу, ничтожно мало по сравнению с тем, какое в действительности получается от ветра. Рассматривая движение поверхностных водных частиц по их орбитам, следует заключить, что на верхней половине орбиты тангенциальная сила должна способствовать увеличению линейной скорости частиц но ведь зато на нижней половине орбиты тангенциальная сила трения воздуха о поверхность воды должна тормозить орбитальное движение частиц, так как здесь она направлена в сторону, противоположную линейной скорости частиц. [c.279]

В настоящее время мы пока еще лишены возможности установить, какая доля в турбулизации воды принадлежит орбитальному движению частиц и какая разрушению волн под действием мелководья, а также разрушению их вершин под действием ветра. Теоретическую оценку турбулизации за счет обмена количеством движения мея ду частицами на соседних орбитах сделал [c.292]

Введем обозначения со — угловая скорость их движения, — радиус орбиты поверхностной частицы, у — глубина залегания некоторого элементарного слоя воды толщиной dy, 6 — плотность воды, X — длина волны в некоторый момент времени. В дальнейшем вместо X будем применять для удобства величину [c.300]

Эта сила вообще никак не Изменяла бы энергию волн, если бы скорость воздушных частиц над вершинами волн не отличалась от скорости воздушных частиц над подошвами волн момент количества движения водных частиц по их орбитам не мог бы тогда меняться за счет тангенциальных сил, так как за одну половину оборота водных частиц по орбитам ветер действовал бы на них с такой силой в сторону вращения, с какой действует он за другую половину оборота в сторону, противоположную вращению. Вопреки мнению некоторых авторов, к исследованию энергетики волн нет никаких оснований привлекать действие тангенциальной силы на поступательное движение вод оно никак не отражается на круговом движении частиц, а просто ведет к нарастанию скорости дрейфового течения. Та небольшая доля, которую вносит тангенциальная сила в баланс энергии волн, обусловлена исключительно неравенством скоростей ветра над вершинами и над подошвами волн. Действительно, продувки моделей волн в аэродинамических трубах показали, что давление воздуха над подошвой превышает давление над вершиной на небольшую величину Др. В случае волн, бегущих с фазовой скоростью с, можно связать /S.p со скоростью ветра посредством соотношения [c.340]

Теперь представим себе схему орбитальных движений частиц воды на поверхности волны, изображенную на рис. 155, где волна двия ется слева направо [24]. На левой, наветренной стороне частицы и находятся в фазах нисходящего движения. На правой, подветренной стороне изображены две частицы и находящиеся в фазах восходящего движения по орбитам. На основании диаграмм, аналогичных рис. 154, полученных различными авторами, известно, что в точке М- аэродинамическое давление должно быть больше, чем в точке находящейся на той же высоте над подошвой, и [c.294]

Все классические теории волн рассматривали установившееся волнение, которое существует после прекращения действия внешнего импульса, т. е. свободные гравитационные волны, которым больше всего отвечает зыбь., В этих теориях исследовалась форма волнового профиля при различной глубине моря, кинематическая структура, закон изменения движения с глубиной и были получены формулы для основных элементов волн. Одной из ранних теорий волн на большой глубине была теория трохоидальных волн, опубликованная в 1802 г. чешским ученым Герстнером. Она построена на допущениях, что море бесконечно глубоко, вода состоит из отдельных материальных частиц, лишенных внутреннего трения, частицы, находящиеся на одной и той же глубине, описывают замкнутые орбиты одинакового радиуса, но различаются по фазе, так как [c.113]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология