Ondas marítimas e o efeito da espessura da lâmina de água

30 de julho, 2019 às 12:50 | Postado em Ondas de gravidade (ondas marítimas), Ondas mecânicas

Porque uma onda na superfície de um fluido é mais rápida em regiões de maior profundidade?

A pergunta está mal formulada pois ondas de gravidade (ondas marítimas) se propagando em uma lâmina de água espessa (ou águas profundas) tem sua rapidez de propagação (valor da velocidade de propagação) diretamente proporcional à raiz quadrada do comprimento de onda. Uma lâmina de água é dita espessa quando a sua espessura é maior do que a metade do comprimento de onda – para maiores informações vide o artigo disponível no Research Gate: Propagação das ondas marítimas e dos tsunami. Portanto, nesta condição, a rapidez de propagação não depende da profundidade, ou seja, da espessura da lâmina de água. Para um consequência interessante deste fato vide Ondas marí­timas: como é produzido o SWELL?

Quando uma onda de marítima se propaga em uma lâmina de água rasa (pouco espessa), a rapidez de propagação não mais depende do comprimento de onda, sendo diretamente proporcional à raiz quadrada da espessura da lâmina de água. Tal acontece com ondas marítimas próxima a região de rebentação (surf): conforme a lâmina de água diminui de espessura, a rapidez de propagação diminui, o comprimento de onda encurta e a amplitude da onda cresce. Vide Tubos em ondas.

Para que uma onda seja considerada como tsunami a condição é que ela seja gigante em comprimento de de onda conforme discutido em Tsunami são ondas gigantes? O que isso de fato significa?  Assim sendo, mesmo em mar alto (onde a profundidade é em média 5km ou mais) um tsunami preenche a condição de lâmina de água pouco espessa, decorrendo que a rapidez de sua propagação é sempre proporcional à raiz quadrada da espessura da lâmina de água e independente do seu comprimento de onda. Um tsunami em alto mar, onde a espessura da lâmina de água é 5000m, move-se a cerca de 800km/h; na proximidades da costa, onde a lâmina de água é 10m, move-se a cerca de 36km/h.

Finalmente é importante notar que uma onda de gravidade não acontece apenas na superfície do fluido onde facilmente é percebida. Os movimentos oscilatórios, verticais e horizontais que sempre ocorrem em fase no fluido, se estendem até cerca de meio comprimento de onda abaixo da superfície (vide o apêndice do artigo Propagação …), crescendo a rapidez de propagação com a extensão vertical do fluido oscilante. Em água rasa, toda a coluna de fluido oscila, portanto crescendo a rapidez da propagação com a própria espessura da lâmina de água.

Outras postagens sobre ondas marítimas: Ondas de gravidade.

“Docendo discimus.” (Sêneca)