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Introdução à Teoria de Ondas e Marés Curso de Oceanografia 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 – Refração Introdução à teoria de Ondas e Marés 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 Refração Refração Tiago Oliveira, 2014 Introdução à teoria de Ondas e Marés 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 Refração Refração Tiago Oliveira, 2014 Introdução à teoria de Ondas e Marés 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 Refração Refração Tiago Oliveira, 2014 A celeridade das ondas diminui com a diminuição da profundidade (o comprimento de onda diminui também). Se as ondas se propagarem com um determinado ângulo (incidência oblíqua) em relação à costa vão lentamente mudando a sua direção ficando a direção da onda "praticamente" perpendicular à linha de costa. Geralmente a celeridade da onda varia ao longo de uma crista de onda devido a variações na profundidade ao longo da frente de onda. A frente da onda viaja mais rápido em águas profundas que em águas mais rasas. Como resultado a onda vai girar para a região com profundidades menores e as cristas das ondas vão ficar cada vez mais paralelas aos contornos do fundo (batimétricas). Desta forma as ortogonais das ondas não vão ser linhas retas mas sim curvas. Como consequência as ortogonais podem convergir ou divergir dependendo dos contornos do fundo. No caso de batimétricas paralelas a distancia entre as ortogonais da onda vai aumentar em direção à costa significando que a energia é dispersada ao longo de uma crista mais longa. Introdução à teoria de Ondas e Marés 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 Refração Refração Tiago Oliveira, 2014 Considerando Teoria Linear de Onda e assumindo que: 1 - A profundidade varia de forma muito suave ao ponto que a inclinação de fundo pode ser considerada tão pequena que até podemos considerar localmente uma condição fronteira de fundo plano e aplicar a teoria linear de onda. . A variação da profundidade para um comprimento de onda deve ser pequena. 2 - Não existe propagação de energia através das ortogonais das ondas, ou seja, a energia das ondas se propaga perpendicularmente à costa (de facto isto é suficiente para para assumir que o balanço de energia é constante). Isto significa que não devem existir currentes, e que as ondas devem ser de crista longa. 3 - Não ocorre a quebra da onda. 4 - O periodo da onda não muda e consequentemente f e w. Esta simplificação pode considerar-se válida quando não existem correntes e o fundo é de inclinação suave. Introdução à teoria de Ondas e Marés 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 Refração Refração Tiago Oliveira, 2014 Introdução à teoria de Ondas e Marés 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 Refração Coeficiente de Refração Tiago Oliveira, 2014 Considerando a conservação de energia dentro do volume de control o fluxo de energia que passa pela seção b0 (Pb0) vai ser igual ao que passa pela seção b (Pb). A alteração na altura de onda devido à alteração na profundidade e no comprimento da frente da onda pode ser calculada considerando a conservação de energia dentro do volume de control. Onde Kr é o coeficiente de refração. No caso de batimétricas paralelas o coeficiente de refração é menor do que 1 devido ao aumento da frente da onda devido ao giro da onda Introdução à teoria de Ondas e Marés 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 Refração Coeficiente de Refração Tiago Oliveira, 2014 Com o giro das ondas a frente da onda vai mudar. Quando o comprimento da frente da onda diminui Kr aumenta e vice-versa Introdução à teoria de Ondas e Marés 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 Refração Lei de Snell Tiago Oliveira, 2014 Em muitos problemas préticos podemos considerar que a linha de costa é reta e que as batimétricas são mais ou menos paralelas à linha de costa. A lei de Snell considera que há conservação da relação do ângulo entre a frente de onda e a linha decosta e a velocidade de propagação da onda: Introdução à teoria de Ondas e Marés 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 Refração Lei de Snell Tiago Oliveira, 2014 Usando a lei de Snell podemos calcular a relação entre o ângulo da onda entre dois pontos a diferentes profundidades por: ; Como todas as ortogonais da onda (vetores de onda) refratam da mesma forma a distancia paralela à linha de costa entre vetores de onda vai ser constante: Introdução à teoria de Ondas e Marés 5 Transformação de ondas e rebentação 5.3 Refração Coeficiente de refração - Lei de Snell Tiago Oliveira, 2014 Usando a lei de Snell podemos calcular a relação entre o ângulo da onda entre dois pontos a diferentes profundidades por:
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