Ondas marí­timas: como é produzido o SWELL?

3 de novembro, 2012 às 13:59 | Postado em Ondas de gravidade (ondas marítimas), Ondas mecânicas

Professor Lang,

Quando eu assisti a sua palestra sobre ondas marí­timas e tsunamis o senhor falou nos SWELLS. Eu como surfista tenho interesse de entender mais sobre como eles acontecem ainda que na costa do RS eu não os encontre. Agradeço sua resposta antecipadamente.  Eduardo Surfista

Caro Eduardo Surfista,

Como esta resposta ficará disponível começo por esclarecer o que são os SWELLs. Um SWELL se caracteriza por um trem de ondas marítimas muito bem comportadas, “lisas”, quase como aquelas ondas que desenhamos no quadro-negro: ondas harmônicas ou senoidais puras.

Um SWELL é composto então por um conjunto de ondas marítimas praticamente de uma única frequência, sendo seus períodos grandes quando comparados com os períodos das ondas produzidas pelos ventos em regiões próximas da costa. Aqui no RS temos sempre muito vento, preponderando o “nordestão”, produzindo ondas mal comportadas, isto é, ondas “crespas”, “não lisas”, resultado da superposição de ondas harmônicas com muitas frequências diferentes, todas com períodos pequenos, da ordem de segundo e menores.

Os períodos associados a um SWELL são da ordem de 15 s, implicando em comprimentos de ondas de centenas de metros. Portanto um SWELL se caracteriza por uma ou mais ondas marítimas de comprimento de onda com centenas de metros.

Figura 1 – Ondas componentes senoidais e onda resultante.

 A geração dos SWELLs acontece em regiões muito distantes do local próximo da costa onde finalmente vão quebrar, rebentar (região de SURF). Uma tempestade longínqua da região de rebentação ou SURF, a milhares de quilômetros de distância (os SWELLs podem às vezes viajar 10 ou 20 mil quilômetros, levando muitos dias nessa viagem!), geram ondas “crespas”, “não lisas” que se constituem na superposição de ondas senoidais com períodos variáveis (componentes com períodos longos e curtos). A figura 1 exemplifica uma onda resultante “crespa” constituída por quatro ondas componentes senoidais.

As ondas com frequências diferentes, comprimentos de onda diferentes, viajam com velocidades diferentes, isto é, apresentam DISPERSÃO (um meio é dito DISPERSIVO se a velocidade de propagação das ondas dependem da frequência ou do comprimento de onda). A velocidade de propagação v das ondas marítimas em mar profundo é dada por

onde g é a intensidade do campo gravitacional e λ é comprimento de onda.

A condição de mar profundo é relativa ao próprio comprimento de onda. A expressão acima é válida se a espessura da lâmina de água por onde as ondas se propagam é maior do que a metade do comprimento de onda (para uma onda de 200 m de comprimento de onda, o mar é profundo se tiver mais de 100 m de profundidade). Maiores detalhes podem ser encontrados disponível no artigo disponível no Research Gate: Propagação das ondas marítimas e dos tsunami.

Assim sendo as ondas com comprimento de onda maior viajam mais rapidamente do que as ondas curtas. Se a tempestade produziu uma onda resultante composta, por exemplo, por uma componente com 200 m de comprimento de onda e uma componente com 50 m de comprimento, a onda mais longa viaja com o dobro da velocidade (18 m/s ou 64 km/h) do que a onda mais curta (9 m/s ou 32 km/h). Dessa forma as componentes da onda resultante gerada na tempestade começam por se dispersar e, adicionalmente, as componentes mais curtas (com menor período ou maior frequência) são mais rapidamente atenuadas.

Depois de viajarem milhares de quilômetros (as componentes com períodos da ordem de 15 s ou maiores do que isto são muito pouco atenuadas) sobrevivem apenas as componentes longas e separadas espacialmente.

 Exemplifico admitindo que na tempestade tenha sido gerada a onda representada pela onda resultante da figura 1 e que as duas componentes longas tenham respectivamente 200 m e 250 m de comprimento de onda, portanto viajando a 64 km/h e 72 km/h. Se a região de SURF estiver a cerca de 1500 km da região onde ocorreu a tempestade, a primeira componente chegará cerca de 21 h depois e a segunda componente cerca de 23 h depois. Como em uma tempestade são geradas muitas dessas ondas em momentos diferentes se entende que um dia depois naquela praia longínqua começam a chegar em sucessão diversos SWELLs, isto é, conjuntos de ondas longas e “lisas”.

De fato há uma bela física subjacente aos SWELLs e a outros fenômenos envolvendo ondas marítimas. Infelizmente os textos de Física Geral, seja de ensino médio, seja de ensino superior, são completamente omissos em relação a eles.

Abraços

A resposta também se encontra https://www.researchgate.net/publication/336239630_A_Fisica_do_SWELL.

Outras postagens sobre ondas marítimas: Ondas de gravidade.

“Docendo discimus” (Sêneca)

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