Giáo trình cơ sở kỹ thuật bờ biển - Chương 6

Sóng ngắn 6.1 Sóng và phân loại sóng Sóng là hiện t ợng xảy ra một cách th ờng nhật xung quanh ta và nó đ ợc thể hiện nh âm thanh trong không gian, nh sự chuyển động của dây đàn, nh sóng lăn tăn trong hồ hay sóng cồn giữa biển khơi. Thật không dễ khi mô tả về sóng. Tr ớc khi nghiên cứu sóng, chúng ta điểm qua một số đặc điểm cơ bản của nó. Sóng truyền các nhiễu động từ phần này đến phần khác của không gian (nhiễu động tạo ra do...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình cơ sở kỹ thuật bờ biển - Chương 6Ch ¬ng 6. Sãng ng¾n6.1 Sãng vμ ph©n lo¹i sãngSãng lμ hiÖn t îng x¶y ra mét c¸ch th êng nhËt xung quanh ta vμ nã ® îc thÓ hiÖn nh ©mthanh trong kh«ng gian, nh sù chuyÓn ®éng cña d©y ®μn, nh sãng l¨n t¨n trong hå haysãng cån gi÷a biÓn kh¬i. ThËt kh«ng dÔ khi m« t¶ vÒ sãng. Tr íc khi nghiªn cøu sãng,chóng ta ®iÓm qua mét sè ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña nã.Sãng truyÒn c¸c nhiÔu ®éng tõ phÇn nμy ®Õn phÇn kh¸c cña kh«ng gian (nhiÔu ®éng t¹o rado nÐm mét viªn ®¸ xuèng hå ®· truyÒn sãng sang phÝa bê bªn kia). Sãng truyÒn nh ngkh«ng mang theo bÊt cø vËt chÊt nμo theo chóng. VËt næi nhÊp nh« theo sù chuyÓn ®énglªn xuèng cña sãng, nh ng hÇu nh dÞch chuyÓn rÊt Ýt theo h íng truyÒn cña sãng.NhiÔu ®éng ® îc truyÒn ®i, tuy nhiªn biÕn d¹ng sãng lμ kh«ng ®¸ng kÓ khi chuyÓn ®éngtrªn hå víi tèc ®é gÇn nh kh«ng ®æi. Mét c©u hái ®Æt ra lμ c¸c vËt chÊt kh«ng mang theotrong qu¸ tr×nh truyÒn sãng, vËy c¸i g× ® îc mang theo sãng. C©u tr¶ lêi chÝnh lμ n¨ngl îng ®· cung cÊp cho chuyÓn ®éng chø kh«ng ph¶i b¶n th©n vËt chÊt chuyÓn ®éng. VËynÕu n¨ng l îng, chø kh«ng ph¶i vËt chÊt bÞ truyÒn ®i th× b¶n chÊt chuyÓn ®éng sÏ nh thÕnμo khi ®i qua hå?Cã 2 vÊn ®Ò cÇn ® îc xem xÐt: Thø nhÊt lμ chuyÓn ®éng sãng (vÊn ®Ò nμy ®· ® îc tr×nhbμy ë trªn) vμ thø 2 lμ chuyÓn ®éng cña c¸c chÊt ®iÓm n íc. C¸c quan tr¾c trªn b×nh diÖnvÒ t¸c dông cña sãng lªn mét vËt næi thÊy r»ng c¸c chÊt ®iÓm n íc chØ chuyÓn ®éng lªnxuèng, nh ng nÕu quan s¸t trong tr êng hîp ®é s©u n íc lín h¬n nhiÒu chiÒu cao sãng th×chuyÓn ®éng cña vËt næi cã quÜ ®¹o gÇn trßn trªn mÆt ph¼ng th¼ng ®øng, song song víih íng sãng tiÕn. Mét c¸ch tæng qu¸t, c¸c chÊt ®iÓm n íc dÞch chuyÓn xung quanh vÞ trÝc©n b»ng vμ chuyÓn ®éng sãng ®· t¹o nªn dao ®éng ®Òu xung quanh vÞ trÝ c©n b»ng. V×vËy, c¸c chÊt ®iÓm n íc chuyÓn ®éng trªn c¬ së tæng hîp c¸c lùc dÞch chuyÓn vμ lùc phôchåi. B¶n chÊt c¸c lùc nμy ® îc dïng ®Ó m« t¶ c¸c lo¹i sãng kh¸c nhau.TÊt c¶ c¸c lo¹i sãng ®Òu liªn quan tíi sãng tiÕn, trong ®ã n¨ng l îng chuyÓn ®éng quahoÆc trªn mÆt cña vËt chÊt. Sãng ®øng mμ chuyÓn ®éng cña d©y ®μn ghi ta lμ mét vÝ dô®iÓn h×nh lμ tæng cña 2 sãng tiÕn chuyÓn ®éng cïng ph ¬ng, nh ng ng îc chiÒu.Sãng chuyÓn ®éng trong lßng vËt chÊt gäi lμ sãng néi. Sãng ©m vμ sãng ®éng ®Êt lμ c¸c vÝdô vÒ sãng néi, tuy nhiªn trong ch ¬ng nμy chóng ta chØ xem xÐt ®Õn sãng bÒ mÆt. SãngbÒ mÆt lμ sãng x¶y ra khi cã sù tiÕp xóc gi÷a kh«ng khÝ vμ mÆt biÓn mμ nguyªn nh©n lμ giãthæi trªn mÆt biÓn. C¸c lùc ngoμi t¸c ®éng lªn chÊt láng còng cã thÓ t¹o nªn sãng. C¸c vÝdô vÒ t¹o sãng cã thÓ tõ c¸c h¹t m a r¬i vμo mÆt n íc, ®Õn c¸c con tμu ®i trªn biÓn hay®éng ®Êt t¹o ra.Thñy triÒu còng lμ mét lo¹i sãng g©y ra bëi ¶nh h ëng cña lùc hót gi÷a mÆt tr¨ng, mÆt trêivμ tr¸i ®Êt cã chu kú t ¬ng øng víi c¸c lùc t¹o ra nã. VÊn ®Ò nμy ®· ® îc nghiªn cøu trongch ¬ng 5 vμ sÏ ® îc nghiªn cøu tiÕp trong c¸c ch ¬ng sau. Tuy nhiªn phÇn lín c¸c sãngdo c¸c nhiÔu ®éng ngÉu nhiªn, kh«ng chu kú t¹o ra. C¸c chÊt ®iÓm n íc dÞch chuyÓn kháivÞ trÝ c©n b»ng vμ trë l¹i vÞ trÝ ®ã nhê lùc phôc håi. Lùc håi phôc còng lμ nguyªn nh©n lμm 123ttp://www.ebook.edu.vn hcho chÊt ®iÓm n íc v ît qua vÞ trÝ c©n b»ng ban ®Çu. Sù dÞch chuyÓn vμ phôc håi nh vËy®· t¹o nªn ®Æc tÝnh dao ®éng cña sãng mμ d¹ng ®¬n gi¶n nhÊt lμ chuyÓn ®éng h×nh sin, gäi®¬n gi¶n lμ chuyÓn ®éng tuÇn hoμn. Víi sãng bÒ mÆt, cã 2 lo¹i lùc phôc håi duy tr× chuyÓn®éng cña sãng: (i) lùc hót cña tr¸i ®Êt vμ (ii) søc c¨ng bÒ mÆt, ®ã lμ xu thÕ c¸c ph©n tön íc liªn kÕt víi nhau t¹o ra mÆt tiÕp xóc be nhÊt ®èi víi kh«ng khÝ. HiÖu øng sãng gièngnh mét líp ®μn håi yÕu tr¶i ®Òu trªn mÆt n íc. H×nh 6.1a: C¸c lo¹i sãng bÒ mÆtH×nh 6-1a biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a b íc sãng, tÇn sè, chu kú, b¶n chÊt cña c¸c lùc t¹onªn c¸c lo¹i sãng vμ n¨ng l îng t ¬ng øng cña mçi lo¹i sãng. Sãng kh«ng ph¶i do giã t¹ora lμ sù kÕt hîp cña c¸c sãng cã tÇn sè cao di chuyÓn tõ rÊt xa tõ c¸c vïng t©m b·o.Sãng n íc chÞu ¶nh h ëng cña c¶ 2 lo¹i lùc trªn. C¸c sãng cã b íc sãng nhá h¬n 1.7cm,th× lùc phôc håi c¬ b¶n lμ søc c¨ng bÒ mÆt vμ c¸c sãng nh vËy ® îc gäi lμ sãng mao dÉn.C¸c sãng lo¹i nμy th êng liªn quan ®Õn ph¹m trï viÔn th¸m ë ngoμi biÓn.Tuy nhiªn, c¸c nhμ h¶i d ¬ng häc quan t©m ®Õn c¸c lo¹i sãng cã b íc sãng dμi h¬n 1.7cmvμ lùc phôc håi lμ träng lùc vμ sãng lo¹i nμy gäi lμ sãng träng lùc (h×nh 6-1a). Sãng träng lùc còng cã thÓ t¹o ra bëi sù t ¬ng t¸c gi÷a 2 líp n íc ë ®¹i d ¬ng cã mËt ®ékh¸c nhau. V× chóng tiÕp xóc th«ng qua bÒ mÆt, nªn c¸c sãng lo¹i nμy ® îc gäi lμ sãng bÒmÆt, nh ng c¸c nhμ h¶i d ¬ng häc th êng gäi lμ sãng néi. Sãng néi th êng x¶y ra ë nh÷ngn¬i mËt ®é n íc t¨ng nhanh theo chiÒu s©u, tøc lμ cã gradient mËt ®é lín. Gradient mËt ®élμ kÕt qu¶ sù thay ®æi cña nhiÖt ®é hoÆc ®é muèi, 2 nh©n tè nμy kÕt hîp víi nhau t¹o nªnmËt ®é cña n íc biÓn. V× sù kh¸c nhau vÒ mËt ®é gi÷a ...