En hidrodinámica , un clapotis (del francés "lamido del agua") es un patrón de onda estacionaria que no se rompe , causado, por ejemplo, por el reflejo de un tren de ondas de superficie en movimiento desde una costa casi vertical como un rompeolas , un malecón o un acantilado escarpado . [1] [2] [3] [4] La onda clapótica resultante no viaja horizontalmente, pero tiene un patrón fijo de nodos y antinodos . [5] [6] Estas ondas promueven la erosión en la base de la pared, [7]y puede causar graves daños a las estructuras de la costa. [8] El término fue acuñado en 1877 por el matemático y físico francés Joseph Valentin Boussinesq, quien llamó a estas ondas 'le clapotis', que significa "el lapeado". [9] [10]
En el caso idealizado de "clapotis completos", donde una onda entrante puramente monótona se refleja completamente normal a una pared vertical sólida, [11] [12] la altura de la onda estacionaria es el doble de la altura de las ondas entrantes a una distancia de la mitad de la longitud de onda. de la pared. [13] En este caso, las órbitas circulares de las partículas de agua en la onda de aguas profundas se convierten en un movimiento puramente lineal, con velocidades verticales en los antinodos y velocidades horizontales en los nodos. [14] Las ondas estacionarias suben y bajan alternativamente en un patrón de imagen especular, a medida que la energía cinética se convierte en energía potencial y viceversa. [15] En su texto de 1907, Arquitectura naval , Cecil Peabody describió este fenómeno:
En cualquier instante, el perfil de la superficie del agua es como el de una onda trocoidal , pero el perfil en lugar de parecer correr hacia la derecha o hacia la izquierda, crecerá desde una superficie horizontal, alcanzará un desarrollo máximo y luego se aplanará hasta la superficie. es nuevamente horizontal; Inmediatamente se formará otro perfil de ola con sus crestas donde antes estaban los huecos, crecerá y se aplanará, etc. Si la atención se concentra en una cierta cresta, se verá crecer hasta su mayor altura, desaparecer y tener éxito en el mismo lugar por un hueco, y el intervalo de tiempo entre las sucesivas formaciones de crestas en un lugar dado será el mismo que el tiempo de una de las ondas componentes. [dieciséis]
Fenómenos relacionados
El verdadero clapotis es muy raro, porque es poco probable que la profundidad del agua o el precipicio de la orilla satisfagan por completo los requisitos idealizados. [15] En el caso más realista de clapotis parcial, donde parte de la energía de las olas entrantes se disipa en la costa, [17] la ola incidente se refleja en menos del 100%, [11] y solo se forma una onda estacionaria parcial donde los movimientos de las partículas de agua son elípticos. [18] Esto también puede ocurrir en el mar entre dos trenes de ondas diferentes de longitud de onda casi igual que se mueven en direcciones opuestas, pero con amplitudes desiguales. [19] En clapotis parcial, la envolvente de onda contiene algún movimiento vertical en los nodos. [19]
Cuando un tren de ondas choca contra una pared en un ángulo oblicuo, el tren de ondas reflejado se aparta en el ángulo suplementario provocando un patrón de interferencia de ondas entrecruzadas conocido como clapotis gaufré ("clapotis gofrado"). [8] En esta situación, las crestas individuales formadas en la intersección de las crestas del tren de ondas incidente y reflejado se mueven paralelas a la estructura. Este movimiento de las olas, cuando se combina con los vórtices resultantes , puede erosionar el material del fondo marino y transportarlo a lo largo de la pared, socavando la estructura hasta que falle. [8]
Las ondas clapóticas en la superficie del mar también irradian microbaromos infrasónicos a la atmósfera y señales sísmicas llamadas microsismos acopladas a través del fondo del océano a la Tierra sólida. [20]
A Clapotis se le ha llamado la perdición y el placer del kayak de mar . [21]
Ver también
- Ola gigante
- Seiche
Referencias
- ^ "clapotis" . Glosario de meteorología . Sociedad Meteorológica Estadounidense . Consultado el 27 de noviembre de 2007 .
- ^ "clapotis" . Glosario de términos científicos . Universidad de Alberta . Consultado el 27 de noviembre de 2007 .
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El sistema de ondas estacionarias resultante del reflejo de un tren de ondas progresivas desde una pared vertical (clapotis) ...
Eid, Bassem M .; Zemell, Sheldon H. (1984). "Errata: análisis dinámico de una bomba suspendida en un pozo vertical conectado al océano". Revista Canadiense de Ingeniería Civil . 11 : 137. doi : 10.1139 / l84-025 . - ^ preparado por el Comité de Trabajo sobre Hidrología Manual del Grupo de Gestión D de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles. (1996). Manual de hidrología . Nueva York: ASCE. ISBN 978-0-7844-0138-5.
Esta simplificación supone que un patrón de onda estacionaria, llamado clapotis, se forma frente a una pared donde se combinan las ondas incidentes y reflejadas.
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… Si la onda viaja exactamente en la dirección opuesta, se puede desarrollar una onda estacionaria o clapótica.
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clapotis… denota una onda estacionaria completa, una onda que no viaja horizontalmente sino que tiene distintos nodos y antinodos.
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... la energía de las olas reflejada interactuó con las ondas entrantes para producir ondas estacionarias conocidas como clapotis, que promueven la erosión en la punta de la pared.
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Clapotis Gaufre Cuando la onda incidente forma un ángulo α con respecto a la normal desde un límite vertical, entonces la onda reflejada estará en una dirección α en el lado opuesto de la normal.
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En esta breve nota presentamos la contribución original de Boussinesq a la teoría no lineal del problema bidimensional de las ondas de agua de gravedad estacionaria, que él definió como 'le clapotis'.
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Creemos que fue Boussinesq en 1877 quien fue el primero en lidiar con ondas estacionarias no lineales. En las páginas 332-335 y 348-353 de [7] se refiere a 'le clapotis', que significa ondas estacionarias, y su tratamiento, que incluye los casos de profundidad finita e infinita, es una teoría no lineal llevada a segundo orden en la amplitud .
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CLAPOTIS El equivalente francés de un tipo de STANDING WAVE. En el uso estadounidense, generalmente se asocia con el fenómeno de onda estacionaria causado por el reflejo de un tren de ondas que no se rompe desde una estructura con una cara vertical o casi vertical. El clapotis completo es uno con un reflejo del 100 por ciento de la onda incidente; clapotis parcial es uno con menos del 100 por ciento de reflexión.
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Ein typischer extremer Fall von Reflektion tritt an einer starren senkrechten Wand auf. (Un caso típico de reflexión extrema ocurre en una pared vertical rígida).
Cite journal requiere|journal=
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Las olas que impactan contra la pared vertical de un cajón o contra el costado de una barcaza se reflejan completamente, formando una onda estacionaria o clapotis, casi el doble de la altura significativa de la ola , a una distancia de la pared de media longitud de onda.
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Este fenómeno también se llama "Clapotis" y las órbitas circulares de los movimientos de las partículas se han degenerado en líneas rectas. Esto da como resultado solo velocidades verticales en los antinodos y velocidades horizontales en los nodos.
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La onda estacionaria se elevará y colapsará alternativamente a medida que la energía cinética se convierte en energía potencial y viceversa.
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Esta acción se ve más claramente donde una ola se refleja desde un malecón vertical, y se conoce como clapotis.
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Sin embargo, las olas frente a los diques reales y los rompeolas del puerto son ondas estacionarias más bien parciales, de modo que parte de la energía de las olas incidente se disipa ...
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Onda parcialmente estacionaria debida al reflejo (parcial) de una onda incidente contra un obstáculo. Las elipses son las trayectorias de las partículas de agua a medida que se mueven en un período de onda.
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Si una de las ondas progresivas opuestas tiene una altura menor que la otra, como en la reflexión parcial de una pared, los nodos y antinodos resultantes se ubicarán en la misma posición, pero las órbitas de las partículas de agua no serán de carácter rectilíneo.
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En este proceso, se produce la interferencia de ondas de diferente dirección, que forman ondas de agua estancadas, o las llamadas clapotis.… Para examinar y localizar estas ondas, se propone utilizar sus propiedades inherentes para ejercer ("bombear") una variación presión sobre el fondo del océano, que genera vibraciones microsísmicas, y para irradiar infrasonidos a la atmósfera.
- ^ "Clapotis" . 2010 . Consultado el 2 de abril de 2017 .
Otras lecturas
- Boussinesq, J. (1872). "Théorie des ondes liquides périodiques". Mémoires Présentés Par Divers Savants à l'Académie des Sciences . 20 : 509–616.
- Boussinesq, J. (1877). "Essai sur la théorie des eaux courantes". Mémoires Présentés Par Divers Savants à l'Académie des Sciences . 23 (1): 1–660.
- Contrata, G. (1960). "Étude du clapotis" . La Houille Blanche . 15 (2): 153–63. doi : 10.1051 / lhb / 1960032 .
- Leméhauté, B .; Collins, JI (1961). Clapotis y Wave Reflection: con una aplicación al diseño de rompeolas vertical . Departamento de Ingeniería Civil, Queen's University en Kingston, Ontario.
enlaces externos
- Willi Water (11 de marzo de 2010). "Clapotis Wave Action" (video) - a través de YouTube .