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Clapotis

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A onda de entrada (vermelha) refletida na parede produz a onda de saída (azul), ambas sobrepostas, resultando no clapotis (preto)

Em hidrodinâmica, clapote ou clapotis (do francês, “lapidação da água”) é um padrão de onda estacionária não quebradiça, causada, por exemplo, pela reflexão de um trem de ondas de superfície que se desloca a partir de uma linha de costa quase vertical, como um quebra-mar, um paredão ou uma falésia íngreme.[1][2][3][4] A onda clapotis resultante não se desloca horizontalmente, mas tem um padrão fixo de nós e antinós.[5][6] Estas ondas promovem a erosão na ponta do muro[7] e podem causar danos graves nas estruturas costeiras.[8] O termo foi cunhado em 1877 pelo matemático e físico francês Joseph Valentin Boussinesq, que chamou a estas ondas “le clapotis”, que significa “a batida”.[9][10]

No caso idealizado de “clapotis total”, em que uma onda de entrada puramente monótona é completamente refletida normal a uma parede vertical sólida,[11][12] a altura da onda [en] estacionária é o dobro da altura das ondas de entrada a uma distância de meio comprimento de onda da parede.[13] Nesse caso, as órbitas circulares das partículas de água na onda de águas profundas são convertidas em movimento puramente linear, com velocidades verticais nos antinodos e velocidades horizontais nos nodos.[14] As ondas estacionárias sobem e descem alternadamente em um padrão de imagem espelhada, à medida que a energia cinética é convertida em energia potencial e vice-versa.[15] Em seu texto de 1907, Naval Architecture (Arquitetura Naval), Cecil Peabody descreveu esse fenômeno:

A qualquer momento, o perfil da superfície da água é como o de uma onda trocoidal, mas o perfil, em vez de parecer correr para a direita ou para a esquerda, crescerá a partir de uma superfície horizontal, atingirá um desenvolvimento máximo e, em seguida, se achatará até que a superfície fique novamente horizontal; imediatamente, outro perfil de onda se formará com suas cristas onde antes estavam as cavidades, crescerá e se achatará, etc. Se a atenção for concentrada em uma determinada crista, ela crescerá até sua altura máxima, desaparecerá e será sucedida no mesmo local por uma cavidade, e o intervalo de tempo entre as formações sucessivas de cristas em um determinado local será o mesmo que o tempo de uma das ondas componentes.[16]

Fenômenos relacionados

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A clapotis verdadeira é muito rara, porque é improvável que a profundidade da água ou a precipitação da costa satisfaçam completamente os requisitos idealizados.[15] No caso mais realista da clapotis parcial, em que parte da energia da onda de entrada é dissipada na costa,[17] a onda incidente é menos de 100% refletida,[11] e apenas uma onda estacionária parcial é formada onde os movimentos das partículas de água são elípticos.[18] Isso também pode ocorrer no mar entre dois trens de ondas diferentes de comprimento de onda quase igual, movendo-se em direções opostas, mas com amplitudes desiguais.[19] Na clapotis parcial, o envelope da onda contém algum movimento vertical nos nós.[19]

Quando um trem de ondas atinge uma parede em um ângulo oblíquo, o trem de ondas refletido parte no ângulo suplementar, causando um padrão de interferência de ondas com hachuras cruzadas, conhecido como clapotis gaufré (“clapotis ondulado”).[8] Nessa situação, as cristas individuais formadas na interseção das cristas do trem de ondas incidente e refletido se movem paralelamente à estrutura. Esse movimento da onda, quando combinado com os vórtices resultantes, pode erodir o material do fundo do mar e transportá-lo ao longo da parede, minando a estrutura até que ela falhe.[8]

As ondas clapóticas na superfície do mar também irradiam microbarulhos infrassônicos para a atmosfera e sinais sísmicos chamados microssismos acoplados através do fundo do oceano para a Terra sólida.[20]

A clapotis já foi chamada de mal e prazer de andar de caiaque no mar.[21]

Ver também

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Referências

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  1. ↑ «clapotis». Glossary of Meteorology (em inglês). American Meteorological Society. Consultado em 27 de novembro de 2007 
  2. ↑ «clapotis». Glossary of Scientific Terms (em inglês). University of Alberta. Consultado em 27 de novembro de 2007. Arquivado do original em 27 de outubro de 2007 
  3. ↑ Eid, B. M.; Zemell, S. H. (1983). «Dynamic analysis of a suspended pump in a vertical well connected to the ocean». Canadian Journal of Civil Engineering. 10 (3): 481–491. doi:10.1139/l83-075. O sistema de ondas estacionárias resultante da reflexão de um trem de ondas progressivas de uma parede vertical (clapotis)... Eid, Bassem M.; Zemell, Sheldon H. (1984). «Erratum: Dynamic analysis of a suspended pump in a vertical well connected to the ocean». Canadian Journal of Civil Engineering (em inglês). 11. 137 páginas. doi:10.1139/l84-025 
  4. ↑ prepared by the Task Committee on Hydrology Handbook of Management Group D of the American Society of Civil Engineers. (1996). Hydrology handbook (em inglês). New York: ASCE. ISBN 978-0-7844-0138-5. Essa simplificação pressupõe que um padrão de onda estacionária, chamado clapotis, se forma na frente de uma parede onde as ondas incidentes e refletidas se combinam. 
  5. ↑ Carter, Bill (1989). Coastal environments: an introduction to the physical, ecological, and cultural systems of coastlines (em inglês). Boston: Academic Press. p. 50. ISBN 978-0-12-161856-8. …Se a onda se deslocar exatamente na direção oposta, poderá se desenvolver uma onda estacionária ou clapótica. 
  6. ↑ Matzner, Richard A. (2001). Dictionary of geophysics, astrophysics, and astronomy (PDF). Dictionary of Geophysics (em inglês). [S.l.: s.n.] p. 81. Bibcode:2001dgaa.book.....M. ISBN 978-0-8493-2891-6. Consultado em 28 de novembro de 2007. Arquivado do original (PDF) em 22 de julho de 2007. clapotis... denota uma onda estacionária completa - uma onda que não se desloca horizontalmente, mas tem nós e antinós distintos. 
  7. ↑ Beer, Tom (1997). Environmental oceanography (em inglês). Boca Raton: CRC Press. p. 44. ISBN 978-0-8493-8425-7. ... a energia das ondas reflectidas interage com as ondas que chegam, produzindo ondas estacionárias conhecidas como clapotis, que promovem a erosão na ponta do muro. 
  8. ↑ a b c Fleming, Christopher; Reeve, Dominic; Chadwick, Andrew (2004). Coastal engineering: processes, theory and design practice (em inglês). London: Spon Press. 47 páginas. ISBN 978-0-415-26841-7. Clapotis Gaufre Quando a onda incidente está em um ângulo α em relação à normal a partir de um limite vertical, a onda refletida estará em uma direção α no lado oposto da normal. 
  9. ↑ Iooss, G. (2007). «J. Boussinesq and the standing water waves problem» (PDF). Comptes Rendus Mécanique (em inglês). 335 (9–10): 584–589. Bibcode:2007CRMec.335..584I. doi:10.1016/j.crme.2006.11.007. Consultado em 28 de novembro de 2007. Nesta breve nota, apresentamos a contribuição original de Boussinesq para a teoria não linear do problema bidimensional da onda de água gravitacional estacionária, que ele definiu como "le clapotis". 
  10. ↑ Iooss, G.; Plotnikov, P. I.; Toland, J. F. (2005). «Standing Waves on an Infinitely Deep Perfect Fluid Under Gravity» (PDF). Archive for Rational Mechanics and Analysis (em inglês). 177 (3): 367–478. Bibcode:2005ArRMA.177..367I. doi:10.1007/s00205-005-0381-6. Consultado em 29 de novembro de 2007. Arquivado do original (PDF) em 22 de fevereiro de 2007. Acreditamos que foi Boussinesq, em 1877, o primeiro a tratar de ondas estacionárias não lineares. Nas páginas 332-335 e 348-353 de, ele se refere a "le clapotis", ou seja, ondas estacionárias, e seu tratamento, que inclui os casos de profundidade finita e infinita, é uma teoria não linear levada à segunda ordem na amplitude. 
  11. ↑ a b «D.4.14 Glossary» (PDF). Guidelines and Specifications for Flood Hazard Mapping Partners (em inglês). [S.l.]: Federal Emergency Management Agency. Novembro de 2004. Arquivado do original (pdf) em 2 de novembro de 2008. CLAPOTIS Equivalente em francês a um tipo de STANDING WAVE (onda estacionária). No uso americano, é geralmente associado ao fenômeno da onda estacionária causado pela reflexão de um trem de ondas que não quebra de uma estrutura com uma face vertical ou quase vertical. Clapotis total é aquele com 100% de reflexão da onda incidente; clapotis parcial é aquele com menos de 100% de reflexão. 
  12. ↑ Mai, S.; Paesler, C.; Zimmermann, C. (2004). «Wellen und Seegang an Küsten und Küstenbauwerken mit Seegangsatlas der Deutschen Nordseeküste : 2. Seegangstransformation (Waves and Sea State on Coasts and Coastal Structures with Sea State Atlas of the German North Sea Coast : 2. Sea State Transformation)» (PDF). Universität Hannover (em alemão). Consultado em 2 de dezembro de 2007. Ein typischer extremer Fall von Reflektion tritt an einer starren senkrechten Wand auf. (Um caso típico de reflexão extrema ocorre em uma parede vertical rígida.) 
  13. ↑ Jr, Ben H. Nunnally (2007). Construction of Marine and Offshore Structures, Third Edition (em inglês). Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 31. ISBN 978-0-8493-3052-0. As ondas que colidem contra a parede vertical de um tubulão ou contra a lateral de uma barcaça são totalmente refletidas, formando uma onda estacionária ou clapotis, quase o dobro da altura significativa da onda, a uma distância da parede de meio comprimento de onda. 
  14. ↑ van Os, Magchiel (2002). «4.2 Pressures due to Non-Breaking Waves». Breaker Model for Coastal Structures : Probability of Wave Impacts on Vertical Walls (em inglês). [S.l.]: Technische Universiteit Delft, Hydraulic and Offshore Engineering division. pp. 4–33. Consultado em 28 de novembro de 2007. Esse fenômeno também é chamado de “Clapotis” e as órbitas circulares dos movimentos das partículas se degeneraram em linhas retas. Isso resulta em apenas velocidades verticais nos antinós e velocidades horizontais nos nós. 
  15. ↑ a b Woodroffe, C. D. (2003). Coasts: form, process, and evolution (em inglês). Cambridge, UK: Cambridge University Press. p. 174. ISBN 978-0-521-01183-9. A onda estacionária aumenta e diminui alternadamente à medida que a energia cinética é convertida em energia potencial e vice-versa. 
  16. ↑ Peabody, Cecil Hobart (1904). Naval architecture. New York: J. Wiley & Sons. p. 287. Essa ação é mais claramente observada quando uma onda é refletida de uma parede marítima vertical, e é conhecida como clapotis. 
  17. ↑ Hirayama, K. (2001). «Numerical Simulation of Nonlinear Partial Standing Waves using the Boussinesq Model with New Reflection Boundary». Report Ff the Port and Airport Research Institute (em inglês). 40 (4): 3–48. No entanto, as ondas em frente aos paredões e quebra-mares dos portos são ondas estacionárias parciais, de modo que parte da energia das ondas incidentes é dissipada… 
  18. ↑ Leo H. Holthuijsen (2007). Waves in Oceanic and Coastal Waters (em inglês). Cambridge, UK: Cambridge University Press. p. 224. ISBN 978-0-521-86028-4. Uma onda parcialmente estacionária devido à reflexão (parcial) de uma onda incidente contra um obstáculo. As elipses são as trajetórias das partículas de água conforme elas se movem em um período de onda. 
  19. ↑ a b Silvester, Richard (1997). Coastal Stabilization. [S.l.]: World Scientific Publishing Company. ISBN 978-981-02-3154-5. Should one of the opposing progressive waves be smaller in height than the other, as in partial reflection from a wall, the resulting nodes and antinodes will be located in the same position but the water-particle orbits will not be rectilinear in character. 
  20. ↑ Tabulevich, V. N.; Ponomarev, E. A.; Sorokin, A. G.; Drennova, N. N. (2001). «Standing Sea Waves, Microseisms, and Infrasound». Izv. Akad. Nauk, Fiz. Atmos. Okeana (em inglês). 37: 235–244. Consultado em 28 de novembro de 2007. Arquivado do original em 3 de março de 2016. Nesse processo, ocorre a interferência de ondas direcionadas de forma diferente, o que forma ondas de água paradas, ou os chamados clapotis.... Para examinar e localizar essas ondas, propõe-se usar suas propriedades inerentes para exercer (“bombear”) uma pressão variável no fundo do oceano, o que gera vibrações microssísmicas e irradia o infrassom para a atmosfera. 
  21. ↑ «Clapotis» (em inglês). 2010. Consultado em 2 de abril de 2017. Arquivado do original em 3 de abril de 2017 

Leitura adicional

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  • Boussinesq, J. (1872). «Théorie des ondes liquides périodiques». Mémoires Présentés Par Divers Savants à l'Académie des Sciences (em francês). 20: 509–616 
  • Boussinesq, J. (1877). «Essai sur la théorie des eaux courantes». Mémoires Présentés Par Divers Savants à l'Académie des Sciences (em francês). 23 (1): 1–660 
  • Hires, G. (1960). «Étude du clapotis». La Houille Blanche (em francês). 15 (2): 153–63. doi:10.1051/lhb/1960032Acessível livremente 
  • Leméhauté, B.; Collins, J. I. (1961). Clapotis and Wave Reflection: With an Application to Vertical Breakwater Design (em inglês). [S.l.]: Civil Engineering Dept., Queen's University at Kingston, Ontario 

Ligações externas

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