Кафедра ГТС, К и Г. Определение основных элементов волн

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Кафедра ГТС, К и Г

Определение основных элементов волн

Лабораторная работа №1

Выполнили: студенты группы ГТ-51(1)

Работу проверил: Р. С. Смирнов

Профиль волны характеризуют следующими элементами и параметрами:

· Расчетный уровень на водоеме;

· Средняя волновая линия – горизонтальная линия, проведенная на уровне полусуммы отметок ее соседних вершин и подошвы;

· Гребень волны – часть волны, расположенная выше средней волной линии;

· Вершина волны – наивысшая точка гребня волны;

· Ложбина волны – часть волны, расположенная ниже средней волновой линии;

· Подошва волны – наинизшая точка ложбины волны;

· Высоты волны, h – превышение вершины волны над соседней подошвой на волновом профиле;

· Длину волны, l - горизонтальное расстояние между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле;

· Период волны, Т – интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль;

· Скорость волны, с – скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения;

· Крутизна волны, h/λ – отношение высоты волны к длине;

· Пологость волны, λ /h – величина, обратная крутизне;

· Бегущие волны – волны, видимая форма которых перемещается в пространстве;

· Стоячие волны – волны, видимая форма которых в пространстве не перемещается.

В лабораторном опыте определяем элементы волны: высоту h, длину λ, период Т и скорость с.

Для выполнения работы устанавливают два датчика уровня на некотором расстоянии Δ l друг от друга, включают осциллограф и запускают волнопродуктор. Распространяющиеся в лотке волны записывают на осцилограмму.

1. Высота волны определяется по формуле:

м,

где - расстояние между соседними вершиной и подошвой кривой, записанной по показаниям j-ого датчика;

2. Период волны Т определяется по осциллограмме как расстояние между двумя смежными вершинами j-ой кривой в масштабе времени через секунд; величину устанавливают с пульта управления осциллографом .

1/сек.

3. Скорость распространения волн с вычисляют по формуле:

м/с,

где - расстояние между датчиками;

t – время прохождения фиксированной точкой профиля волны от первого до второго датчика.

Величина t определяется по осциллограмме, как расстояние между вершинами профиля волны по записям первого и второго датчиков в масштабе времени.

4. Длина волны вычисляется по формуле:

5. Полученное в лабораторном опыте значение периода волны сопоставляется с известной теоретической зависимостью Герстнера:

для мелководья, при глубине :

1/сек

6. По результатам сопоставления определяется относительная погрешность измерений: