Vlnová transformácia - škola fyziky

Rodokmeň Mliečnej dráhy

škola

Plne integrovaná kontrola nanodiamantov

Trochu bližšie k slnku

Vzdialenosti od hviezd

Čo žiari hviezdy

Jednosmerná ulica pre elektróny

Stovky výtlačkov Newtonovej knihy Philosophiae Naturalis Principia Mathematica nájdené v novom počte

Naša slnečná sústava sa sformovala za menej ako 200 000 rokov

Zdravý na Mars

Transformácia vĺn

Tento článok alebo oddiel je potrebné prepracovať: Definícia lemmy chýba
Pomôžte to vylepšiť a potom túto značku odstráňte.

Transformácia (pretváranie) postupujúcich gravitačných vĺn (vodných vĺn) môže mať rôzne príčiny. O Vlnové transformácie možno rozlíšiť tieto účinky:

  • zmenšujúca sa hĺbka vody, pozri húf
  • Účinky trenia na morskom dne
  • lom
  • Difrakcia
  • odraz
  • Lámajúce sa vlny
  • superponované prúdy
    • konštantné prúdy
    • zrýchlené prúdy.

Transformácia vĺn v dôsledku znižovania hĺbky vody

Vlny s dĺžkami Ľ (zhruba) väčšia ako dvojnásobok hĺbky vody d (Ľ ≥ 2d) podliehajú zmenenej disperzii tak, že sa ako okrajová podmienka pridá hĺbka vody. Zatiaľ čo vlna postupuje rýchlosťou c a vlnovú dĺžku Ľ tiež klesá so znižujúcou sa hĺbkou vody, zvyšuje sa výška vĺn H.

Preložené prúdy

V prírode spravidla dochádza k interakcii vlnovej kinematiky s iným prúdovým poľom, ktorého vplyv nepokrýva žiadna známa vlnová teória. Takéto superponované prúdy spôsobujú nielen deformáciu vĺn, ale majú tiež vplyv na frekvenciu, a teda aj na rozptyl a transformáciu vĺn v dôsledku Dopplerovho javu.

Dopplerov jav vďaka stálej rýchlosti prúdenia

Špeciálnym prípadom sú akcelerované prúdy. Ak je nosné médium vĺn vystavené konštantnému prietoku so zložkou, ktorá je rovnaká alebo protikladná k postupu vĺn, mení sa frekvencia alebo perióda v porovnaní s médiom, ktoré nie je ovplyvnené prietokom. Ak je zložka toku $ u_M $ v rovnakom smere ako priebeh vĺn, dorazí na miesto merania viac vĺn za časovú jednotku. To znamená, že vlnová dĺžka $ L_A $, ktorá by bola prítomná pri absencii prietoku, je tu v pomere

skrátený ako $ L_B $ sa meria:

Výsledok pre frekvenciu $ f_B $ v mieste merania je:

Pre opačne smerovanú rýchlosť prúdenia $ u_M $ sa v zátvorkách použijú kladné znamienka.

Zrýchlený prietok

Zrýchlené prúdy v blízkosti vodnej hladiny (driftové prúdy) možno pripísať meteorologickým vplyvom. Zrýchlené prúdy spôsobené pohybom prílivu a odlivu sa v plytkých moriach často rozprestierajú po celej hĺbke vody. To isté platí v blízkosti pobrežia pre veľké spätné prúdy (pod prúdom), takzvané rip prúdy, a pre spätné prúdy generované surfovaním (spätné preplachovanie). Posledné menované predstavujú dôležitú zložku procesu surfovania, pretože ich vplyv na fázovú rýchlosť možno považovať za príčinu významnej zmeny frekvencie alebo periódy erupcie vĺn pozdĺž vlnového lúča. Ak sa rôzne fázové rýchlosti c pozdĺž vlnového lúča vysledujú späť ku konvektívne akcelerovanému pohybu nosného média vĺn a súčasne sa zohľadnia frekvenčné zmeny pozdĺž vlnového lúča, možno vyvodiť záver, že na dvoch miestach A a B existuje rozdielny počet vĺn za jednotku času.

Ak sa fázová rýchlosť medzi miestami A a B zníži z $ c_A $ na $ c_B $ v dôsledku toku opačného k postupu vĺn, znamená to, že na miesto B v časovej jednotke dorazí menej vĺn, ako keby

Je rozdiel vo fázových rýchlostiach

$ \ delta c = c_A - c_B \ quad \ text \ quad c_B = c_A - \ delta c $

Ak sa vlnová dĺžka $ L_A = c_A/f_A $ na ceste z A do B zvýši o pomer

$ L_B = L_A \ cdot \ frac = \ frac \ cdot (c_A + \ delta c) = \ frac \ cdot (c_A + \ delta c) \, $

Toto udáva frekvenciu v mieste B:

Rozdiel vo frekvenciách je definovaný ako frekvenčný posun:

Podľa toho môže byť $ \ delta f $ pozitívny alebo negatívny, podľa toho, či

$ 2 c_A> c_B> c_A \ quad \ text \ quad 2c_A