Hải dương học đại dương - Phần 2 Các quá trình động lực học - Chương 2 potx

http://www.ebook.edu.vn 129 130 hởng của biến động không gian thời gian của các đới front vĩ mô tới sự hình thnh v dao động của thời tiết v khí hậu Trái Đất, song đồng thời chính sự biến động đó có thể dùng lm cái chỉ thị về sự biến đổi khí hậu ton cầu. Cuối cùng, các đới front l những vùng sản lợng sinh học cao, cực kỳ quan trọng về phơng diện nghề cá v có thể l những ranh giới tự nhiên giữa các hệ sinh thái khác nhau. Ch~ơng 2 - Sóng trong đại dơng 2.1. Phân loại sóng v những yếu tố cơ bản của sóng Nh đã biết, sóng l chuyển động dao động của các phần tử nớc. Sóng xuất hiện dới tác động của những lực khác nhau. Vì vậy, đơng nhiên ngời ta phân loại sóng trong đại dơng trớc hết theo các lực gây nên sóng. Sự tồn tại của các sóng âm đã đợc xét ở phần 1 sách giáo khoa ny liên quan tới tính nén đợc của nớc. Độ dẫn điện của nớc v sự hiện diện của từ trờng dẫn tới khả năng xuất hiện các sóng Alwen. Tuy nhiên, do từ trờng Trái Đất rất yếu, nên các lực phục hồi điện từ trờng liên quan với nó quá nhỏ so với các lực phục hồi đần hồi v các lực phục hồi khác trong đại dơng, v vì vậy, trong hải dơng học ngời ta thờng bỏ qua không xem xét chúng. Các sóng trọng lực xuất hiện nhờ tác động phục hồi của trọng lực lên những phần tử nớc bị di dời khỏi các mực cân bằng. Các mực cân bằng có thể l mặt tự do hoặc một mặt bất kỳ ở bên trong chất lỏng phân tầng. Loại sóng ny trong đại dơng sẽ l đối tợng nghiên cứu chính của chúng ta. Ngoi trọng lực, tại mặt tiếp xúc bất kỳ của hai chất lỏng với mật độ khác nhau, chẳng hạn nớc v không khí, lực phục hồi còn có thể l lực căng bề mặt sinh ra các sóng mao dẫn ngắn tần số cao. Những sóng ny không có vai trò đáng kể trong đại dơng, ngoại trừ vo thời điểm bắt đầu phát triển sóng gió trọng lực m sau ny chúng ta sẽ nói tới. Liên quan với sự xoay của Trái Đất l sự hiện diện của lực Coriolis, tác động vuông góc với vectơ vận tốc. Sự tồn tại của nó dẫn tới các sóng quán tính. Cuối cùng, những biến thiên của độ xoáy thế vị cân bằng liên quan tới biến đổi độ sâu hoặc vĩ độ địa lý sẽ sinh ra các dao động vĩ mô chậm, đợc gọi l các dao động hnh tinh, hay các sóng Rossby. Năm loại sóng đại dơng cơ bản ny (âm, mao dẫn, trọng lực, quán tính v hnh tinh) thờng quan sát thấy http://www.ebook.edu.vn 131 132 đồng thời, bởi vì năm lực phục hồi chính tác động đồng thời, l nguyên nhân của những kiểu dao động hỗn hợp phức tạp hơn. Phần đóng góp tơng đối của mỗi lực phục hồi trong trờng hợp cụ thể no đó tùy thuộc vo các tính chất của môi trờng, hình học của thủy vực, các đặc trng của bản thân các sóng. Chúng ta sẽ xét chi tiết hơn về các sóng trọng lực. Theo nguồn gốc có thể chia chúng thnh bốn loại chính. Sóng gió xuất hiện do tác động của gió với chu kỳ 0,130 s. Sóng phong áp đợc gây nên bởi những biến thiên của áp suất khí quyển, tác động dâng dạt của gió v những nguyên nhân khí tợng khác dẫn tới biến thiên mực nớc. Chu kỳ của chúng từ một số phút đến một số giờ, thậm chí ngy. Sóng địa trấn xuất hiện khi có những di dịch đột ngột đáy đại dơng, có chu kỳ từ một số phút đến hng chục phút. Sóng thủy triều do các lực tạo triều của Mặt Trăng v Mặt Trời gây nên v có chu kỳ từ một số giờ đến nhiều ngy. Ngoi ra, các sóng trọng lực có thể đợc phân loại theo những tham số quyết định khác. Thí dụ, theo vị trí tơng đối so với mặt nớc biển các sóng có thể l sóng mặt v sóng dới sâu, hay sóng nội xuất hiện trong chất lỏng phân tầng. Các sóng nội thể hiện rõ nhất tại biên phân cách các loại nớc có mật độ khác nhau. Tùy thuộc vo tơng quan giữa bớc sóng v độ sâu biển, các sóng đợc phân chia thnh sóng ngắn có bớc sóng không đáng kể so với độ sâu v sóng dui với bớc sóng lớn hơn độ sâu rất nhiều. ở biển khơi, chúng ta thờng gặp sóng ngắn, còn các sóng di thực tế không nhận thấy. Trong khi ở gần bờ, những vùng nớc nông, sóng di thờng l áp đảo. Theo mức độ phát triển, các sóng đợc phân chia thnh sóng ổn định v sóng không ổn định, tức đang phát triển hoặc tắt dần. Theo đặc điểm lan truyền, các sóng đợc phân loại thnh sóng tiến, khi hình dạng biểu kiến của sóng di chuyển trong không gian, v sóng đứng, khi hình dạng biểu kiến của nó không di chuyển trong không gian. Cuối cùng, ngời ta thờng phân chia các sóng gió mặt thnh ba loại tùy theo đặc điểm tác động của lực cỡng bức: sóng gió chịu tác động trực tiếp của gió gọi l sóng coỡng bức; sóng quan sát đợc sau khi ngừng gió hoặc sóng đi ra khỏi vùng tác động của gió gọi l sóng tự do hay sóng lừng; khi sóng gió cỡng bức tồn tại trên nền sóng lừng thì gọi l http://www.ebook.edu.vn 133 134 sóng hỗn hợp. Sóng có những yếu tố cơ bản sau: Trắc diện sóng đờng giao nhau của mặt biển dậy sóng với mặt phẳng thẳng đứng định hớng theo hớng truyền sóng; Mực sóng trung bình đờng thẳng nằm ngang cắt trắc diện sóng sao cho các tổng diện tích phần bên trên v phần bên dới đờng ny bằng nhau. Hình 2.1. Các yếu tố cơ bản của sóng Mực không nhiễu động mực nớc khi không có sóng. Một số đoạn của trắc diện sóng cũng có những tên riêng (hình 2.1): Ngọn sóng phần sóng nằm cao hơn mực không nhiễu động; Chân sóng phần sóng nằm thấp hơn mực không nhiễu động; Đỉnh sóng điểm cao nhất của ngọn sóng; Đáy sóng điểm thấp nhất của chân sóng; Front sóng đờng ngọn sóng trên bình đồ. Các yếu tố hình học của sóng: Độ cao sóng hiệu độ cao của đỉnh sóng v độ cao của đáy sóng lân cận; h Boớc sóng khoảng cách theo phơng ngang giữa hai đỉnh hay đáy sóng liền nhau trên hớng lan truyền sóng; Độ di ngọn sóng khoảng cách ngang giữa các ngọn sóng hay các đáy sóng của hai chân sóng liền nhau trên hớng vuông góc với hớng chung của sóng. l Ngoi các yếu tố sóng cơ bản ( ,h ,) ngời ta thờng sử dụng các yếu tố thứ sinh nh: l Độ dốc sóng h d = tỷ số độ cao v bớc sóng; Hệ số ba chiều l j = tỷ số độ di ngọn sóng v bớc sóng. Các yếu tố động học của sóng: chu kỳ v vận tốc sóng. http://www.ebook.edu.vn 135 136 Chu kỳ sóng khoảng thời gian giữa các thời điểm hai đỉnh sóng kế cận đi qua một đờng thẳng đứng cố định. Vận tốc sóng tốc độ di chuyển ngọn sóng trên hớng truyền sóng đợc xác định trong một thời khoảng ngắn bằng khoảng một chu kỳ sóng. Điều ny l do ngọn của một sóng gió cụ thể chỉ có thể theo dõi đợc trong một khoảng thời gian ngắn, bởi vì mặt sóng ở biển thực l kết quả cộng gộp các dao động sóng khác chu kỳ, khác về pha (hình 2.2). Vì chỉ có hình dạng sóng l di chuyển đi, nên tốc độ ny thờng đợc gọi l vận tốc pha. Hệ quả của cộng dồn nh vậy l các sóng đi qua thnh những nhóm với số sóng khác nhau trong từng nhóm. Tại trung tâm nhóm thờng có sóng cao nhất, còn ở phía trớc v phía sau các sóng thấp hơn. Trong quá trình lan truyền nhóm sóng, sóng phía trớc của nhóm hình nh lặn xuống dới mặt sóng, còn ở đằng sau nhóm xuất hiện những sóng mới. Điều ny dẫn tới chỗ ngọn của một con sóng cụ thể tồn tại một thời gian rất ngắn ngủi; một số ngọn sóng biến mất, một số khác xuất hiện. Chỉ có thể quan sát đợc ngọn sóng của con sóng cụ thể tơng đối lâu trong trờng hợp lan truyền sóng lừng. C Hiển nhiên ta có quan hệ: =C hay C= . Ngoi vận tốc pha , vận tốc góc quay của các phần tử ( C ) v vận tốc thẳng ( ) của chuyển động theo quỹ đạo cũng l những yếu tố sóng. Hiển nhiên ta có quan hệ: r = hay a = , ở đây r bán kính quỹ đạo hạt, bằng biên độ sóng .a Để đặc trng nhóm sóng sử dụng các tham số sau đây: số sóng trong nhóm , m thời gian nhóm sóng đi qua một điểm cố định T chu kỳ của nhóm, tốc độ nhóm , gr C độ cao sóng lớn nhất trong nhóm v chu kỳ của nó , 0 h 0 độ cao v chu kỳ của sóng sau con sóng lớn nhất, + h + độ cao v chu kỳ của sóng trớc con sóng chính, h hiệu giữa các độ cao của các con sóng lớn nhất v nhỏ nhất trong nhóm H . 2.2. Cơ sở lý thuyết sóng trôcôit Các nghiên ccứu lý thuyết sóng đầu tiên thuộc về http://www.ebook.edu.vn 137 138 Newton. Những nghiên cứu ny đã dựa trên một giả thiết sai lầm rằng các phần tử nớc dao động theo đờng dây rọi giống nh con lắc thủy lực. Tuy nhiên, những nghiên cứu đó l khởi điểm cho các công trình tiếp sau. Năm 1802, nh khoa học Tiệp Khắc, giáo s Đại học Tổng hợp Praha, Herstner đã công bố những bi giảng về cơ học lý thuyết v thực hnh, trong đó trình by lời giải bi toán về lý thuyết sóng ở điều kiện chất lỏng lý tởng độ sâu lớn vô hạn. Đó chính l diễn đạt đầu tiên của lý thuyết các sóng trôcôit. Lý thuyết sóng trôcôit l lời giải của một trong những trờng hợp riêng về sóng biên độ hữu hạn trong chuyển động của các phần tử chất lỏng theo quỹ đạo tròn khép kín. Ta sẽ thực hiện một thí nghiệm nh sau. Ném lên sóng lừng một phao nhỏ. Ngời quan sát sẽ có cảm giác l các sóng chuyển động, chúng chạy. Song trên thực tế, chiếc phao lúc thì nâng lên, lúc thì hạ xuống, vẽ lên một đờng cong khép kín có dạng gần giống vòng tròn v luôn luôn quay trở lại cùng một vị trí ban đầu. Chính những quan sát ny l căn cứ cho lý thuyết trôcôit. Theo lý thuyết ny, hình dạng bề ngoi của sóng v các quy luật chuyển động của các phần tử theo quỹ đạo đợc xác định với những giả thiết sau: Hình 2.2. Các đ~ờng đẳng độ cao của mặt biển dậy sóng theo dữ liệu ảnh máy bay từ hai máy bay (a) v thí dụ về băng ghi mực n~ớc tại một điểm cố định (b) (theo I. N. Đaviđan v nnk) http://www.ebook.edu.vn 139 140 1) Biển sâu vô hạn v không ranh giới. 2) Không có lực ma sát trong. 3) Tất cả các phần tử tham gia vo chuyển động sóng đều chuyển động theo các quỹ đạo hình tròn. 4) Các bán kính quỹ đạo của tất cả các phần tử nằm trên cùng một mặt phẳng ngang trớc khi xuất hiện sóng l bằng nhau. 5) Tất cả các phần tử nằm trên cùng một đờng thẳng đứng trớc khi bắt đầu sóng thì có cùng pha chuyển động trong thời gian sóng. Hình 2.3. Đồ thị hình trôcôit v siclôit (a); chuyển động của các phần tử n~ớc v hình dạng sóng trôcôit (b) Trắc diện sóng trôcôit với độ cao v bớc sóng đã cho đợc xây dựng nh sau. Nếu cho vòng tròn bán kính R lăn theo một đờng thẳng nằm ngang (hình 2.3a), thì đầu mút bán kính vẽ lên đờng siclôit, còn các điểm còn lại của bán kính vẽ lên các đờng trôcôit tơng ứng với các quỹ đạo bán kính r . Thấy rằng, đờng siclôit l đờng cong tới hạn đối với họ các đờng trôcôit. Từ hình 2.3a thấy rằng, độ cao sóng v r2h = r 2= . Từ đây suy ra rằng, để xây dựng trắc diện sóng trôcôit phải chấp nhận /2=R v . Chuyển động của các phần tử nớc trong sóng trôcôit v chuyển động tịnh tiến của hình dạng sóng đợc biểu diễn trực quan trên hình 2.3b. 2/rh= Hình 2.4. Sơ đồ xây dựng trắc diện sóng trôcôit http://www.ebook.edu.vn 141 142 Để xác định tọa độ x v của các điểm của trôcôit, ta quy ớc trục z x l đờng thẳng m vòng tròn đã lăn trên đó, còn trục l đờng thẳng đứng hớng xuống phía dới (hình 2.4). Gốc tọa độ l điểm 0 nơi điểm z M của hình tròn bán kính R vo thời điểm ban đầu tiếp xúc với đờng thẳng, tức .MDD =0 Khi đó, đối với điểm bất kỳ của đờng trôcôit ta có các giá trị tọa độ nh sau: m ,cos ,sin rRECDCz rRmEMDx == == (2.1) ở đây pha hay góc giữa bán kính m điểm nằm trên đó với trục . m z Đối với điểm M , tức trờng hợp M r = (siclôit), ta có: ).cos1( ),sin( = = Rz Rx (2.2) Giả sử l vị trí phần tử nớc với khối lợng bằng đơn vị. Xuất phát từ những tính chất của trôcôit, đờng thẳng l pháp tuyến với trôcôit tại điểm . Đồng thời mặt sóng ở điểm phải vuông góc với lực tổng hợp của hai lực tác động lên phần tử ny, cụ thể l lực trọng trờng v lực ly tâm . Vì , nên m m mA mD m gmD = r 2 = mNB mDC r r g R 2 = hay 2 1 = g R . (2.3) Từ đây dễ dng nhận đợc các biểu thức cho các yếu tố sóng cơ bản: 1) Bớc sóng : 2 2 2 g R == . (2.4) 2) Vận tốc góc . Từ (2.3) R g = , nhng 2 = R , khi đó g2 = . (2.5) 3) Chu kỳ sóng 222 === R RR . Kết hợp với (2.5), ta có: g 2 = . (2.6) 4) Vận tốc pha C 22 2 gg C === . (2.7) http://www.ebook.edu.vn 143 144 5) Vận tốc chuyển động các phần tử theo quỹ đạo 22 g h h r === . (2.8) Từ các công thức (2.4)(2.7) suy ra rằng, trong sóng trôcôit bớc sóng, vận tốc góc, chu kỳ v vận tốc pha liên hệ với nhau v chỉ cần tìm đợc một trong số các yếu tố đó thì có thể xác định đợc các yếu tố khác. Vận tốc chuyển động theo quỹ đạo của các phần tử nớc tại mặt tỷ lệ thuận với độ cao sóng, đại lợng ny không phụ thuộc vo các yếu tố khác của sóng. Phải nhận thấy một đặc điểm quan trọng của sóng trôcôit. Nó không đối xứng qua đờng thẳng mực nớc không nhiễu: các tâm quỹ đạo nằm cao hơn đờng ny (xem hình 2.3a). Từ đây suy ra rằng, vị trí trung bình trong một chu kỳ sóng của các điểm mặt biển dậy sóng ở cao hơn mặt mực không nhiễu động. Theo tính chất hình học của đờng trôcôit suy ra rằng, lợng nâng lên nói trên bằng 0 d 4 22 0 hr d == . Còn một đặc điểm nữa của mặt biển dậy sóng. Đợc biết rằng, độ di cung đờng cong xác định theo công thức 22 dzdxdS += . Xét trờng hợp tới hạn của đờng siclôit, ta có: [] dRdRRdS 2 sin2sin)cos1( 22222 =+= . (2.9) Lấy tích phân biểu thức (2.9) từ 0 đến 2 R , ta có . Từ đây suy ra rằng, nếu so sánh với RS 8= S 2= ta thấy cung tăng lên xấp xỉ 27 %, chứng tỏ l diện tích mặt biển dậy sóng đã tăng lên đáng kể so với trạng thái không nhiễu động. Bây giờ ta xem xét độ cao sóng biến đổi nh thế no với độ sâu. Hình dạng bề ngoi của sóng trôcôit l sự uốn cong mặt biển hay uốn cong mặt đẳng áp 0. Hiển nhiên l tất cả các mặt đẳng áp nằm phía dới phải rập khuôn theo dạng uốn cong của mặt 0 sao cho bớc sóng ở các mặt l nh nhau. h Trên hình 2.5a biểu diễn hai đờng đẳng áp uốn cong theo các đờng trôcôit. Khoảng cách giữa các đờng đẳng áp đợc đặc trng bằng gia lợng áp suất gdzdp = ( độ dy lớp nớc giữa các đờng đẳng áp). Biết rằng, lực ly tâm trong khi phần tử quay ở trên ngọn sóng hớng lên phía trên, còn ở chân sóng hớng xuống phía dới, ta viết dz 2 2 1 2 )()( dzrgdzrgdp +== . (2.10) http://www.ebook.edu.vn 145 146 Hình 2.5. Sự uốn cong các đ~ờng đẳng áp trong sóng trôcôit (a) v khoảng cách giữa chúng tại đỉnh v đáy sóng (b) Trên hình 2.5b các điểm 0 v 0 l các tâm quỹ đạo của các phần tử m trong thời gian yên tĩnh nằm trên dới nhau tại hai đờng đẳng áp vô hạn gần nhau. Rõ rng l khoảng cách 00 xấp xỉ bằng khoảng cách giữa các đờng đẳng áp đã cho tại thời điểm yên tĩnh. Nếu ký hiệu 00 , thì từ hình 2.4 ta có dz= ,)( ,)( 2 1 drdzrdrrdzdz drdzdrrrdzdz +=++= =++= (2.11) ở đây hiệu giữa các bán kính của các quỹ đạo đang xét. Thế (2.11) vo (2.10), ta đợc dr ))(())(( 22 drdzrgdrdzrg ++= . Bỏ dấu ngoặc v giản ớc các thừa số chung, cuối cùng ta có rdzgdr 2 = . (2.12) Từ đây dz gr dr 2 = . (2.12) Tích phân biểu thức (2.12) cho cz g r += 2 ln . Nếu xác định hằng số tích phân từ điều kiện trên mặt biển bán kính quỹ đạo bằng , ta nhận đợc 0 r z g rr z 2 0 lnln = . Nếu loại bỏ các hm logarit, ta đợc z g z err 2 0 = . (2.13) Kết hợp với (2.5) ta viết lại biểu thức (2.13) dới dạng z z err 2 0 = (2.14) http://www.ebook.edu.vn 147 148 hay z z ehh 2 0 = . (2.15) Từ đây thấy rằng, độ cao sóng biến đổi với độ sâu theo quy luật hm số mũ, tức các bán kính quỹ đạo hay các độ cao sóng giảm nhanh. Trong bảng 2.1 biểu diễn sự giảm độ cao sóng khi tăng độ sâu . h z Từ bảng 2.1 suy ra rằng, tại độ sâu bằng bớc sóng trên bề mặt, sóng thực tế sẽ triệt tiêu. Hơn nữa, thậm chí tại độ sâu bằng nửa bớc sóng thì độ cao sóng sẽ nhỏ không đáng kể so với độ cao sóng trên mặt. Bảng 2.1. Sự giảm độ cao sóng theo độ sâu Tỷ số giữa độ sâu z vw boớc sóng 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 Tỷ số giữa độ 1,0 0,53 0,28 0,15 0,08 0,04 0,02 0,006 0,002 cao són g ở độ sâu vw h 0 Ghi chú: b 0 o Vì vận tốc góc của tất cả các phần tử tại tất cả các độ sâu ớc sóng tại mặt biển, 0 h độ cao sóng tại mặt biển. bằng nhau, nên vận tốc thẳng theo quỹ đạo của phần tử nằm ở độ sâu z bằng z z e 2 0 = , (2.16) tức giảm theo quy luật giảm của độ cao sóng. 2.3. Năng l~ợng sóng trôcôit Năng lợng của phần tử nớc thực hiện chuyển động quỹ đạo trong sóng trôcôit gồm động năng v thế năng. Do quay theo quỹ đạo với vận tốc thẳng không đổi , phần tử với khối lợng đơn vị có động năng 22 222 r E k == . (2.17) Thế giá trị từ (2.5) vo (2.17), ta đợc 2 gr E k = . (2.18) Trớc đây đã nhận xét rằng, do những đặc điểm hình học của đờng trôcôit, đờng thẳng các tâm quỹ đạo nằm cao hơn mực biển không nhiễu động. Vì vậy, về trung bình trong một chu kỳ quay theo quỹ đạo, các phần tử nớc đợc nâng lên độ cao bên trên mực biển không nhiễu động. Do đó, thế năng trung bình chu kỳ của phần tử bằng / 2 0 rd = 2 gr E p = . (2.19) [...]... http://www.ebook.edu.vn 12 13 21 12 17 Baltic, Nhật Bản, Địa Trung Hải, Hắc Hải, Kaspi 21 ,8 17 27 21 22 7 Bắc Hải, Baren, Ôkhôt, Bering, Nauy v Grinlen 13 21 12 17 Xích đạo 15 13 21 15 17 15 25 19 20 Nhiệt đới Nam Đại Tây D ơng v ấn Độ D ơng Nhiệt đới THái Bình D ơng v vùng gió mùa xích đạo nhiệt đới ấn Độ D ơng 17 27 11 22 Nhiệt đới Bắc Đại Tây D ơng 24 ,9 22 36 34 29 26 40 24 32 Ôn đới Nam Đại Tây D ơng... 2 = 2 hay 2 / 1 + 2 / 2 = 2 2 Do đó = 2 1 2 1 + 2 (2. 33) Chu kỳ thứ hai tìm t ơng tự: 1 2 2 = 2 hay 2 / 1 2 / 2 = 2 2 Hình 2. 7 Sơ đồ hình th nh các nhóm sóng v Nh 157 vậy, khi giao thoa các sóng sẽ tạo th nh mạch 158 http://www.ebook.edu.vn động, tức các nhóm sóng Trong đó v chính l đặc tr ng cho các mạch động nh vậy (hình 2. 7) ta vẫn ch a hiểu biết hết cơ chế phát sinh các sóng... sau: h 2 h 2 1 = sin 1t , 2 = sin 2 t , = (2. 31) 2 1 2 1 2 (2. 34) Từ các công thức (2. 33) v (2. 34) thấy rằng, chu kỳ thứ nhất gần với các chu kỳ của những dao động hợp th nh ở đây 1 = 2 1 ; 2 = 2 2 Chu kỳ thứ hai lớn hơn nhiều so với chu kỳ của mỗi sóng giao thoa Từ biểu thức (2. 32) suy ra biên độ của dao động tổng biến đổi từ 0 đến h , tức từ không đến hai lần biên độ Khi đó dao động tổng... 2 2 t cos 1 2 2 của từng dao động đơn t (2. 32) Công thức (2. 32) mô tả những dao động có hai chu kỳ t ơng Sau khi xác định đ ợc chu kỳ, dễ d ng nhận đ ợc các biểu thức để tính b ớc sóng, nhớ rằng = c : = 2 ứng với các đối số của h m sin v h m côsin Bằng cách thế v o vị trí thời gian trong đối số của 1 2 ; 1 + 2 = 2 1 2 1 2 h m sin v cho bằng 2 , ta tìm đ ợc chu kỳ thứ nhất : 1 + 2 2... với các sóng cực đại từ 0,5 đến 14 m (bảng 2. 8) Bảng 2. 7 H m phân bố F (x ) đối với các giá trị quy chuẩn của đối số ( x = x / x ) 0 0 v l 0 F ( x) h 0,1 2, 97 2, 62 1,0 2, 42 3,0 0 0 0 v l 0 0 Bảng 2. 8 H m phân bố F ( x ) số l ợng sóng trong nhóm 0 F ( x) h 2, 13 30,0 1 ,24 1 ,22 1,19 2, 19 1,86 50,0 0,94 0,96 0,99 2, 11 1,95 1,70 70,0 0,67 0, 72 0,79 5,0 1,95 1, 82 1,61 90,0 0,37 0, 42 0,53 10,0 1,71 1, 62. .. nhau H 1,00 0,91 0,65 0,56 0 ,29 0,10 0,1 , thấy rằng 2 H = th 2 H v do đó, g H 2 = gH , tức ta có công thức thỏa mãn để xác định 2 vận tốc sóng d i xác định chính xác bằng công thức C2 = g H th 2 2 (2. 30) Trong bảng 2. 2 dẫn các giá trị h m tang hypecbôn tùy thuộc v o tỷ số độ sâu v b ớc sóng Nh đã thấy từ bảng 2. 2, khi H 2. 5 Các nhóm sóng Sở dĩ sóng đa dạng l do các sóng có b ớc v độ cao khác... SaintVenan suy ra rằng, tất cả các E= phần tử, không thùy thuộc v o độ sâu của chúng kể từ mặt gh 2 8 Đối với to n bộ sóng, động năng bằng biển, đều có cùng một vận tốc ngang, tức v z = v0 153 154 http://www.ebook.edu.vn E= gh 2 l 8 Bảng 2. 2 Các giá trị của th 2 (2. 29) Nh vậy, nếu so sánh (2. 29) v (2. 23) ta thấy rằng, các biểu thức tính năng l ợng sóng ngắn v sóng d i giống H Các kết luận trên đây về... m lực truyền cho thể tích (2. 26) Công thức n y t ơng ứng với công thức Russele nhận 151 1 52 http://www.ebook.edu.vn đ ợc bằng thực nghiệm đối với các độ sâu nhỏ Nếu thế giá trị g = Nếu a > a v=a g H E = H (2. 28) Đây l công thức Comoa quen thuộc (th ờng đ ợc rút v2 , 2 trong đó ra bằng cách khác) Từ công thức (2. 28) suy ra rằng, tốc độ v2 = a2 ngang của các phần tử trong chuyển động đã mô tả tỷ lệ g H v2 = hay h2 g ; 4H cuối cùng, ta có nghịch với căn bậc . hay 2 2 /2/ 2 21 = + . Do đó 21 21 2 + = . (2. 33) Chu kỳ thứ hai tìm tơng tự: 2 2 21 = hay 2 2 /2/ 2 21 = v 21 21 2 = . (2. 34) Từ các công thức (2. 33) v (2. 34) thấy rằng, chu. (2. 31) ở đây 2 2 1 1 2 ; 2 == . Khi đó dao động tổng có thể viết bằng biểu thức á ạ ã ă â Đ á ạ ã ă â Đ + = tth 2 cos 2 sin 21 21 . (2. 32) Công thức (2. 32) mô tả những dao động có hai. đợc các biểu thức cho các yếu tố sóng cơ bản: 1) Bớc sóng : 2 2 2 g R == . (2. 4) 2) Vận tốc góc . Từ (2. 3) R g = , nhng 2 = R , khi đó g2 = . (2. 5) 3) Chu kỳ sóng 22 2 === R RR . Kết