Pertubação transmitida através do vácuo ou meio (gasoso, líquido ou sólido).
(1) Faça um paralelo, usando tudo que você sobre ondas em geral, entre ondas sonoras, ondas de luz e ondas no mar.
Imagem esquemática de uma onda.
(9) Preencha com nomes apropriados as 5 setas indicativas na figura abaixo.
Equação de onda
\(\eta = \eta_o\cos{(kx - \omega t)}\)
\(k = \frac{2\pi}{\lambda}\)
\(\omega = \frac{2\pi}{T}\)
\(C = \frac{\lambda}{T}\) ou \(C = \frac{\omega}{k}\)
Ondas transportam apenas energia...
... em primeira ordem!
Isso que dizer que ondas também transportam...
massa! Mas em segunda ordem.
Intervalo de valores de espectros de onda no mar. (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Munk_ICCE_1950_Fig1.svg)
Tipos de onda
Ondas de superfície:
Ocorrem na interface oceano/atmosfera
Ondas longas (ou de águas rasas)
Ondas curtas (ou de águas profundas)
Principal forçante: Vento
Força restauradora: Gravidade
Importância: ?
Ondas internas:
Ocorrem interface de densidades da água do mar.
Principal forçante: Ondas externas
Força restauradora: Gravidade reduzida
Importância: ?
Perguntas:
As oscilações são mais facilmente estabelecidas em uma interface interna ou externa (na superfície do mar)?
Resposta: Interna
Quais ondas, de amplitude e comprimento similar, "viajam" mais lentamente: ondas de superfície ou ondas internas?
Resposta: Interna
Quais ondas são mais importantes no contexto de processos de mistura vertical: ondas de superfície ou ondas internas?
Resposta: Interna
Ondas internas
(8) O que você entende por Onda Interna?
Ondas externas
Até o final da aula vamos focar nas ondas externas.
Por quê?
Fatores que levam ao desenvolvimento das ondas:
velocidade do vento
tempo em que o vento sopra em uma dada velocidade
pista (fetch) em que o vento sopra sobre um mar desobstruído
Copyrighted image
(2) Qual é a relação entre ondas no mar e o vento?
(6) Ondas em alto mar (profundidade maior que 1000 metros) é igual a Onda do surfista? Justifique sua resposta?
(7) O que é "ressaca" no mar? A onda observada durante uma ressaca é diferente da onda observada normalmente?
Perguntas:
As ondas que vemos todos os dias na praia estão sendo geradas no momento em que as observamos?
O. de águas profundas...
... ou ondas curtas
Ondas de águas rasas...
... ou ondas longas
Ondas de águas profundas vs rasas
Ondas de águas profundas \(\left(H \geq \frac{\lambda}{2}\right)\)
\(C = \frac{\lambda}{T}\)
\(C_g = \frac{C}{2}\)
Ondas de águas rasas \(\left(H \leq \frac{L}{20}\right)\)
\(C = \sqrt{gH}\)
\(C_g = C\)
Ondas de águas intermediárias \(\left(H > \frac{L}{20} \text{ e } < \frac{L}{2}\right)\)
Fenômenos
Quase todos os fenômenos observados na propagação de ondas são resultados das diferenças entre as velocidades de fase e de grupo entre ondas longas e curtas.
Ou da interação onda-onda, onda-contorno.
Interação de ondas
Ondas estacionárias
Onda estacionária
Dispersão
Dispersão de ondas
Difração e Refração
(3) Porque as ondas no mar chegam sempre "quase" paralelas à praia?
O. como fonte de energia
Ondas oceânicas representam uma fonte de energia limpa e renovável;
Essa energia é uma conversão do vento que sopra sobre os oceanos...
... que por sua vez é uma conversão da energia solar.
Fica a pergunta: Porque não utilizar a energia do vento ou solar diretamente?
Maior disponibilidade, predicabilidade e baixo impacto visual.
A energia das ondas é 5\(\times\) mais densa que a energia dos ventos e 10-30 vezes mais que a energia solar;
Alguns números:
Energia solar: 100--200 W m\(^{-2}\)
Energia de vento: 400--600 W m\(^{-2}\)
Energia de ondas: 2--3 kW m\(^{-2}\)
\(E = k_EH^2\), onde \(k_E = \frac{\rho g}{8} \approx 1.25\) kg m\(^{-2}\) s\(^{-2}\)
Exemplo: \(H = 2\) m \(\rightarrow E = 5\) kW s m\(^{-2}\)
Marés
(4) A maré é uma onda? E o Tsunami é uma onda? Explique sua resposta.
(5) O que você pode dizer sobre a periodicidade das ondas no mar, das marés e dos Tsunamis?
Forças gravitacional + Centrífuga
Modificada de http://en.wikipedia.org/wiki/File:Field_tidal.svg
Simmons, H. L., Hallberg, R. W., & Arbic, B. K. (2004). Internal wave generation in a global baroclinic tide model. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 51(25), 3043-3068.
*(10) Marés, se compararmos o mesmo lugar ao longo do tempo (digamos 1-2 meses), podem variar os níveis máximos e mínimos de altura. Se compararmos lugares diferentes a maré pode mudar sua frequência e suas amplitudes máximas e mínimas. Quais fatores podem estar relacionados com essa mudança?
