波浪与帆船基本关系

 

 

波浪理论

        波浪运动是一个十分常见又非常复杂的现象，它是由于在重力的作用下，具确

表面的液体做波动运动，帆船、帆板每时每刻都行驶在波浪上。它的复杂性是显币

的，可以根据它的特点，划分成各种各样的波。为研究波浪的基本特征，可将波简健

正弦形式，如图l一3—17所示：

 

                                

                                图l一3—17  波浪的基本要素

                                                        

        两波峰之间的距离称为波长；波浪凸起的最高处称为波峰，凹下最低处称为波谷；波

簟与波谷之间高度的一半口称为波高。上式中忌称为波数，tt，称为角频率。波形沿菇轴传

播的速度(，相速度)为c；在同一位置上，每隔一定的时间j『’，波形会取同样的值，这一时间

称为周期。另外在波浪中，波数Ji}与角频率t‘『还存在着如下关系：

  

(二)波浪与质点运动

        当自由表面前进波以速度c运动时，流体质点只在它自己的平衡位置附近做轨道运

动，如图l一3—18所示。对于不同的水深^，水质点的运动速度和轨迹是不一样的。其速

度可以表示为：

  

 图1—3—18  波浪的质点运动方向和大小

        质点的运动速度要比波的传播速度小得多。由于波峰和波谷上的水面质点速度完全

不一样，上浪和下浪时，水面质点的速度也不一样，运动员在波浪上前进时，应充分地重视

这一点。

  

        当h给定，zo减小，a、β卢都减小，椭圆越变越扁。当水深趋于无穷大时，流体质点做一

圆周轨道运动，圆周的半径为：r=αε扩，随着z的减小迅速减小。例如，当深度下降到一个波长时，其质点运动的圆半径是表面的运动圆半径的1／535。

         因此，波浪运动的一个重要特点就是表面性，它只产生在自由表面附近的一层液体

中，较深的水是保持静止不变的。同时波形的传播仅仅是形状的移动，而不是水质点的移

动，水质点在围绕固定中心旋转时，使得自由表面依次起伏而有移动的感觉，如图l一3一19所示。

 

(三)海洋波

 

         图1—3—19  质点运动和波形传播的关系

         海洋波是一种不规则的波，它可以看成是不同相速度和不同幅值的单一简谐波浪创

叠加，叠加以后的波，就不是以原来的相速度传播，其波形传播的速度称为群速度。它也握波的能量传播速度。可以证明，在深水中，群速度是相速度的一半。

 

 

 

波浪理论

        波浪运动是一个十分常见又非常复杂的现象，它是由于在重力的作用下，具确

表面的液体做波动运动，帆船、帆板每时每刻都行驶在波浪上。它的复杂性是显币

的，可以根据它的特点，划分成各种各样的波。为研究波浪的基本特征，可将波简健

正弦形式，如图l一3—17所示：

 

                                

                                图l一3—17  波浪的基本要素

                                                        

        两波峰之间的距离称为波长；波浪凸起的最高处称为波峰，凹下最低处称为波谷；波

簟与波谷之间高度的一半口称为波高。上式中忌称为波数，tt，称为角频率。波形沿菇轴传

播的速度(，相速度)为c；在同一位置上，每隔一定的时间j『’，波形会取同样的值，这一时间

称为周期。另外在波浪中，波数Ji}与角频率t‘『还存在着如下关系：

  

(二)波浪与质点运动

        当自由表面前进波以速度c运动时，流体质点只在它自己的平衡位置附近做轨道运

动，如图l一3—18所示。对于不同的水深^，水质点的运动速度和轨迹是不一样的。其速

度可以表示为：

  

 图1—3—18  波浪的质点运动方向和大小

        质点的运动速度要比波的传播速度小得多。由于波峰和波谷上的水面质点速度完全

不一样，上浪和下浪时，水面质点的速度也不一样，运动员在波浪上前进时，应充分地重视

这一点。

  

        当h给定，zo减小，a、β卢都减小，椭圆越变越扁。当水深趋于无穷大时，流体质点做一

圆周轨道运动，圆周的半径为：r=αε扩，随着z的减小迅速减小。例如，当深度下降到一个波长时，其质点运动的圆半径是表面的运动圆半径的1／535。

         因此，波浪运动的一个重要特点就是表面性，它只产生在自由表面附近的一层液体

中，较深的水是保持静止不变的。同时波形的传播仅仅是形状的移动，而不是水质点的移

动，水质点在围绕固定中心旋转时，使得自由表面依次起伏而有移动的感觉，如图l一3一19所示。

 

(三)海洋波

 

         图1—3—19  质点运动和波形传播的关系

         海洋波是一种不规则的波，它可以看成是不同相速度和不同幅值的单一简谐波浪创

叠加，叠加以后的波，就不是以原来的相速度传播，其波形传播的速度称为群速度。它也握波的能量传播速度。可以证明，在深水中，群速度是相速度的一半。