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Tipo de Onda Mecanismo Físico de Restauração

Período Típico Região de Atuação no Oceano

Sonora Compressibilidade 10-2 a 10-5 Interior do Oceano

Capilaridade Tensão Superficial Menor que 10-1

Interface Ar-Água Ondas de Vento e Swell Gravidade

1-25 s

Tsunami 10 min a 2 h

Ondas Internas Gravidade e Estratificação da Densidade

1 min a 10 h Camadas Fortemente Estratificadas

Maré Meteorológica ou de tempestade Gravidade e Rotação

Terrestre

1 – 10 h Próximo à costa

Maré astronômica 12 – 24 h

Toda a camada oceânica

Ondas planetárias Gravidade, Rotação Terrestre e Variação de Latitude ou Profundidade

Da ordem de 100 dias

Classificação das Ondas no Oceano (Mei, 1983) Ondas no Oceano

Capilares:

Ondas no Oceano

De Gravidade:

Ondas no Oceano

Tsunamis:

Ondas no Oceano

Maré:

Praia de Salinas - PA

Forte São Michel,

Inglaterra

Outros Exemplos: Seiche

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Ondas na Água

Outros exemplos: Seiches em corpos de água fechados

Ondas na Água

Outros exemplos: Ondas de Inundação em rios

Nepal

Ondas na Água

Outros exemplos: Oscilações de longo período em portos

https://goo.gl/maps/1zkwQM83E322

Ondas na Água

Outros exemplos: Oscilações de longo período em portos

Ondas na Água

Outros exemplos: Pororoca ou Macaréu

Ondas na Água

Outros exemplos:

Ondas de Inundação em rios

Seiches em corpos de água fechados

Oscilações de longo período em portos

Pororoca ou Macaréu

Ondas geradas por embarcações

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Ondas na Água

Outros exemplos:

Ondas de Inundação em rios

Seiches em corpos de água fechados

Oscilações de longo período em portos

Pororoca ou Macaréu

Ondas geradas por embarcações

Ondas geradas por explosões submarinas

Ondas na Água

Outros exemplos:

Ondas de Inundação em rios

Seiches em corpos de água fechados

Oscilações de longo período em portos

Pororoca ou Macaréu

Ondas geradas por embarcações

Ondas geradas por explosões submarinas

Onda Solitária

John Scott Russell (1844) Onda de águas rasas que consiste em uma única perturbação acima do nível de repouso Ex.: Parada de um barco em canal, tsunami, utilizado para estudar a onda a zona de surfe.

Classificação de Ondas

Parâmetros Principais

Representação das Ondas Parâmetros secundários

Ortogonais

ou raios de

onda Cristas de

onda

N

b

Lin

ha d

e P

raia

Linha de Costa

a

y

x

Quanto ao Transporte de Massa

Oscilatórias (sem transporte de massa)

Progressivas – mantem-se indeformável para um observador que se move com a mesma velocidade que a onda

Estacionárias – pode ser considerada como a superposição de duas ondas de mesmo período e amplitude em direções opostas

De Translação (com transporte de massa) – ondas de Maré, pororoca, ressalto hidráulico, rompimento de barragem, ondas de inundação

A forma é transmitida e não a massa de água

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Ondas Progressivas

𝜂 =𝐻

2𝑠𝑖𝑛𝑐𝑜𝑠

2𝜋𝑥

𝐿−

2𝜋𝑡

𝑇=

𝐻

2𝑠𝑖𝑛𝑐𝑜𝑠

(𝑘𝑥 − 𝜎𝑡)

Onda 1

Onda 2

Resultante

Onda 1

Onda 2

Resultante

Onda Estacionária (Clapotis)

Nós (fixos)

𝜙 = 𝐻 sin2𝜋𝑥

𝐿sin

2𝜋𝑡

𝑇= 𝜙1 𝑥 𝜙2 𝑡

Profundidade Relativa 𝑑

𝐿=

Profundidade

Comprimento

Quanto a Profundidade Relativa

Classifique as ondas nos exemplos da tabela de acordo com o parâmetro profundidade relativa d/L

águas profundas : 𝑑

𝐿

1

2

águas intermediárias : 1

20<

𝑑

𝐿<

1

2

águas rasas : 𝑑

𝐿<

1

20

Exercício

situação período altura profundidade L d/L classificação

maré oceânica 12 h 0,5 m 4000 m 8640 km

seiche 30 min 30 cm 10 m 17 km

ondas de tempestade

15 s 15 m 300 m 351,5 m

Praia de Tramandaí 5 s 2,8 m 13,3 m 36,7 m

Lagoa dos Patos 3,4 s 17,5 cm 90 cm 5,6 m

Duas Grandes Famílias

Ondas Curtas

Ondas de Curtos períodos (1 – 20 s)

Ondas em Águas Profundas

Ex.: ondas de gravidade

Ondas Longas

Ondas de Longos Períodos (min – dias)

Ondas em Águas Rasas

Ex.: Tsunamis, Ondas de Marés, Seiches

Resultado do tipo de Modelo aplicado:

Termos significativos

Região (AP ou AR)

Efeitos governantes

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Geração das Ondas de Gravidade

Geração das Ondas de Gravidade

Quando uma suave brisa sopra, os vórtices turbulentos do vento tocam a superfície da água, causando perturbações, estas, formam então pequenas ondulações;

A velocidade do vento deve ser superior a 0,23 m/s, para superar a tensão superficial na água;

Geração das Ondas

Uma vez que as ondas iniciais foram formadas, e o vento continua soprando, a energia é transferida para as ondas principalmente por dois mecanismos:

Cisalhamento;

Diferencial de pressão.

Perfis de velocidade do vento

Cisalha-

mento

Pressão

Geração das Ondas

Velocidade do vento é normalmente maior do que a velocidade da onda;

Por esta razão, as ondas geradas formam um ângulo com a direção do vento

A medida em que viajam, as ondas perdem energia por cisalhamento interno

Além disso, há transferência de energia entre as ondas de maior frequência para as de maior frequência.

Direção do Vento

Direção da Onda

Crista da Onda gerada

Cava da Onda gerada

Crista Combinada

Cava Combinada

Vaga (Sea) x Swell(Ondulação)

Vaga (Sea) x Swell(Ondulação)

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Parâmetros característicos para geração das ondas:

1. Velocidade do Vento (U);

2. Duração da “tempestade” (t);

3. Extensão da pista “fetch” (F);

O fetch, é determinado como a distância, a partir de um ponto de interesse, na direção em que o vento sopra sobre a água, para gerar as ondas.

Fora de águas profundas:

4. Profundidade da água na área de geração (d).

Geração das Ondas

Altura e período da onda (H e T)

Estado de Mar

Plenamente

Desenvolvido

Fetch (Km)

Velo

cid

ade V

ento

(m

/s)

Fórmulas Empíricas para Águas Profundas

Para Condição Limitada pelo Fetch:

𝐻 = 1,616 × 10−2𝑈𝐹12

𝑇 = 6,238 × 10−1 𝑈𝐹13

𝑡 = 8,93 × 10−1𝐹2

𝑈

13

Onde 𝐻 𝑚 , 𝑇 𝑠 , 𝑈𝑚

𝑠, 𝐹 𝑘𝑚 , 𝑡 ℎ𝑟

Previsão de Ondas

Fórmulas Empíricas para Águas Profundas

Para Estado de Mar Plenamente Desenvolvido:

𝐻 = 2,4821 × 10−2𝑈2

𝑇 = 8,30 × 10−1𝑈 𝑡 = 2,027𝑈

Onde 𝐻 𝑚 , 𝑇 𝑠 , 𝑈𝑚

𝑠, 𝐹 𝑘𝑚 , 𝑡 ℎ𝑟

Previsão de Ondas

Determine a H e o T da onda na condição em águas profundas em que o vento está soprando com velocidade de 16 m/s durante 9 horas em uma pista de 100 km.

Resp.: H = 2,58 m e T = 7,30 s

Exercício 2

Determine a H e o T da onda na condição em águas profundas em que o vento está soprando com velocidade de 16 m/s durante 5 horas em uma pista de 100 km.

Resp.: H = 1,88 m e T = 2,90 s

Exercício 2

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A partir do exercício anterior, determine qual a condição necessária para alcançar o estado de mar plenamente desenvolvido (F ou t). Ainda, quais os parâmetros das ondas formadas

Resp.: H = 6,35 m e T = 13,28 s

Exercício 3 Previsão de Ondas

Em condições fora de águas profundas, a profundidade irá influenciar nas condições finais das ondas:

SPM 3-55

Aeroporto de

Porto Alegre

(Salgado Filho)

- SBPA

http://www.redemet.aer.mil.br

Aeroporto de

Porto Alegre

(Salgado Filho)

- SBPA

http://www.redemet.aer.mil.br

Aeroporto? de

Pelotas - SBPK

http://www.redemet.aer.mil.br

Velocidade do vento X Velocidade de Cisalhamento

Altura de Onda X Altura de Onda Significativa

Dados em terra são subestimados.

Onde obter informações meteorológicas?

http://www.redemet.aer.mil.br

http://tempo.cptec.inpe.br/aeroportos/#4

http://www.inmet.gov.br

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Exercício para casa

Verificar as condições do vento na Lagoa dos Patos e estimar as ondas para:

Duração infinita

Duração de 3 horas

Considere profundidade infinita na lagoa