Universidad Catlica de la Ssma ConcepcinFacultad de IngenieraDepartamento de Ingeniera Civil
Mecnica de Ondas Tarea 2
Alumno:Lorena Cea F.Sergio Gonzlez R.Maximiliano Neira M.
Profesor:Rafael Arnguiz M.
Fecha :03 de octubre, 2014.
1. Introduccin.
El presente informe contiene los procedimientos, ecuaciones y resultados, que se utilizaron para poder obtener los parmetros necesarios para realizar una descripcin del comportamiento de las olas en las distintas aguas, ya sean aguas profundas, aguas intermedias y aguas someras.
Todo tipo de oscilacin en la superficie de agua que sea peridica se le denomina ola. Las olas de los ocanos son originadas por diversas causas. Entre estas causas se pueden sealar el viento, las fuerzas de atraccin gravitacional que ejercen la Luna y el Sol sobre las masas ocenicas, los maremotos, las tormentas, etc. Sin embargo, de todas ellas, el viento constituye el agente que genera las olas ms comunes y de mayor densidad energtica.
Cuando el viento sopla a travs de la superficie del mar las molculas de aire interactan con las molculas de agua que estn en contacto. La fuerza que se genera entre el aire y el agua, modifica la superficie del ocano, dando lugar a pequeos rizos, conocidos como olas de capilaridad. Las olas de capilaridad dan lugar a una mayor superficie de contacto, la cual incrementa la friccin entre agua y viento. (Energa de oleaje)
Existen ondas superficiales que abarca desde ondas capilares con periodos inferiores a 1 s hasta oscilaciones inducidas por la marea con periodos del orden de horas e incluso das. (Mecnica de ondas).
La forma de saber en qu aguas se encuentra una ola es mediante la profundidad, h, y la longitud de onda, L. As se determinara que una ola se encuentra en las distintas aguas cuando la razn de profundidad-Longitud de onda sea:
S encontrar en aguas profundas cuando:
S encontrar en aguas intermedias cuando:
Se encontrar en aguas someras cuando:
(Apunte Clases).
2. Objetivos
El objetivo de este informe es analizar el comportamiento de olas en aguas profundas, intermedias e indefinidas, analizando las presiones hidrostticas, hidrodinmicas y longitud de onda. Junto con esto ver cmo influye el tipo de rompimiento de una ola con la pendiente de esta y el periodo.
3. Objetivos especficos
Entender la relacin entre la profundidad y la longitud de la onda.
Conocer la distribucin de velocidades bajo la cresta y el valle para cada una de las profundidades seleccionadas.
Identificar los tipos de rompimiento cuando una ola se propaga hacia la costa, a travs del parmetro Irribarren. Segn tipo spilling, plunging y surging.
Verificar que las presiones hidrostticas aumentan a medida que aumenta la profundidad en el grfico de presiones hidrosttica, distinto al de presiones dinmicas, en el cual la mxima presin se encuentra en la superficie y vara con la profundidad hasta llegar a cero.
4. Materiales
Para la realizacin de los objetivos planteados, es necesario utilizar un cdigo en la herramienta Matlab, basado en la ecuacin de dispersin, la cual se pudo graficar a partir del periodo dado al principio del estudio, con esto, es posible conocer los lmites de las distintas profundidades de las aguas. Tambin es necesario disponer de distintas profundidades dadas a nuestra eleccin, esto requerido para poder graficarlas.
5. Metodologa
Para aplicar la rutina en Matlab se deben declarar las variables como el periodo T (segundos), segn formula de los Rut de cada integrante, con esto es posible conocer la altura H de la onda para aguas profundas H=T/2. Para conocer los lmites de las distintas aguas, y as conocer el intervalo de h se aplicaron las simplificaciones de la ecuacin de dispersin conjunto con la relacin h/L para los lmites correspondientes.
Luego se de acuerdo a estos se seleccionaron 3 profundidades diferentes para aguas profundas, intermedias y someras. Con el valor de cada profundidad y aplicando la ecuacin de dispersin lineal, se obtuvieron los valores de k para las distintas aguas, con lo cual tambin se obtuvieron los valores para las longitudes de onda.
Posteriormente conocido este parmetro k es posible graficar la ecuacin de la superficie libre (x,t) para un cierto instante t, el valor de x fue en los tres casos de dos veces la longitud de la onda en aguas profundas para apreciar de mejor forma los cambios de longitud con la profundidad. Para poder ver el comportamiento de las velocidades y presiones. Primero se grafic la componente horizontal de la velocidad tanto en la cresta como en el valle a las mismas profundidades seleccionadas. Posterior a esto se grafic la componente tanto dinmica como hidrosttica de la presin en los mismos puntos anteriores.
El clculo del parmetro Iribarren (Ir), se obtuvo mediante su expresin en aguas profundas ya que son conocidas las variables H y L0, para una pendiente entre 0 y 30. Finalmente se hizo variar el periodo entre 3 y 15 segundos para ver la relacin entre el periodo con el nmero de Iribarren.
6. Resultados
Para graficar la superficie libre a distintas profundidades lo primero que se hizo fue obtener los lmites para aguas profundas, intermedias y someras. Con lo cual mediante la simplificacin de L=1,56*T2 y conocido el lmite para aguas profundas h
