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Las olas - explicación física




Vaivén de dos partículas superficiales al paso de un tren de ondasLas olas del mar son ondas mecanicas (es decir, perturbaciones de un medio material) de las llamadas superficiales, que son aquellas que se propagan por la interfase (la frontera) entre dos Descripción
Cada molécula regresa, cuando pasa la ola, al mismo sitio donde se encontraba. Se trata de un vaivén con una componente vertical, de arriba a abajo, y otra longitudinal, la dirección de propagación de la onda.

Hay que distinguir dos movimientos. El primero es la oscilación del medio movido por la onda, que en este caso, como hemos visto, es un movimiento circular. El segundo es la propagación de la onda, que se produce porque la energía se transmite con ella, trasladando el fenómeno con una dirección y velocidad, llamada en este caso velocidad de onda.



En realidad se produce un pequeño desplazamiento neto del agua en la dirección de propagación, dado que en cada oscilación una molécula o partícula no retorna exactamente al mismo punto, sino a otro ligeramente mas adelantado. Es por esta razón por la que el viento no provoca solamente olas, sino también corrientes superficiales.


Estela de ola formada por el paso de un barcoEl fenómeno es provocado por el viento, cuya fricción con la superficie del agua produce un cierto arrastre,dando lugar primero a la formación de rizaduras (arrugas) en la superficie del agua, llamadas ondas u olas capilares, de sólo unos milímetros de altura y hasta 1,7 cm de longitud de onda. Cuando la superficie pierde su lisura, el efecto de fricción se intensifica y las pequeñas rizaduras iniciales dejan paso a olas de gravedad. Las fuerzas que tienden a restaurar la forma lisa de la superficie del agua, y que con ello provocan el avance de la deformación, son la tensión superficial y la gravedad. Las ondas capilares se mantienen esencialmente sólo por la tensión superficial, mientras que la gravedad es la fuerza que tensa y mueve las olas mas grandes.

Cuanto mayor es la altura de las olas, mayor es la cantidad de energía que pueden extraer del viento, de forma que se produce una realimentación positiva. La altura de las olas viene a depender de tres parametros del viento, que son su velocidad, su persistencia en el tiempo y, por último, la estabilidad de su dirección. Así, los mayores oleajes se producen en circunstancias meteorológicas en que se cumplen ampliamente estas condiciones.
Partes de la física.
La Física se divide tradicionalmente en varias partes, que corresponden a las propiedades generales de los cuerpos:
Gravedad o estudio de la atracción ejercida por la Tierra
Estatica de los gases líquidos o estudio del equilibrio de cuerpos gaseosos y líquidos
Termología o estudio de los fenómenos en que interviene el calor o la temperatura
Acústica o estudio de la formación y propagación de los sonidos
Óptica que estudia las leyes y los fenómenos de la luz
Electricidad o estudio de fenómenos relativos al movimiento de electrones
Magnetismo o estudio de los fenómenos de atracción a distancia provocados por imanes y corrientes eléctricas
Dentro del campo de estudio de la Física clasica se encuentran: Mecanica: mecanica clasica | mecanica de medios continuos | mecanica de fluidos Termodinamica y mecanica estadística Mecanica ondulatoria: acústica | óptica Electromagnetismo: Electricidad | Magnetismo | Electrónica Relatividad (Electrodinamica): teoría especial de la relatividad | teoría general de La relatividad | Gravitación Dentro del campo de estudio de la Física Moderna se encuentran:
Mecanica cuantica: Atomo | Núcleo | Físicaquímica | Física del estado sólido Física de partículas Dentro del campo de estudio de la Física contemporanea se encuentran: Termodinamica fuera del equilibrio: Mecanica estadística |PercolaciónDinamica no-lineal: Turbulencia | Teoría del Caos | Fractales Sistemas complejos: Sicofísica | Econofísica | Criticalidad autorganizada | RedescomplejasFísica mesoscópica: Puntos cuanticos Nano-Física: Pinzas ópticas
Energía Cinética = m * (v^2) / 2Energía Potencial Gravitatoria = P * hEnergia Mecanica = energía Cinética + Energía PotencialDonde:m = masa del objeto en Kgv = velocidad en m/s, ^2 significa elevado al cuadrado = peso del objeto en Newtons (N) = m * gh = altura a la que se encuentar el objeto en metros (m)La energía Cinética, Potencial, y mecanica, se mide en Joule (J)-> Al principio, el objeto esta separado del suelo, por lo tanto, almacena energía PotencialGavitatoria, simbolizada por la letra U la cual es:
U = 98 [N] * 20 [m] = 1960 [J](98 [N] es el peso del objeto, es decir, 10 [Kg] * 9,8 [m/s^2]Como el objeto esta sujeto, no se mueve, su velocidad es 0, y por lo tanto, su energía cinética, que en física generalmente se simboliza con la K, es 0:K = 0 [J]Por último, recordemos que la energía mecanica del objeto es la suma de la energía potencial y la energía cinética, por lo tanto, la energía mecanica serían 1960 [J]:energía Mecanica = K + U = 1960[J]-> El Principio de la Conservación de la Energía nos dice que la Energía Mecanica durantela caída se conserva, siempre es la misma, 1960 [J]. Asi que mientras el objeto cae, la energía potencial disminuye porque la altura disminuye, por lo tanto, la Energía Cinética aumenta para que la suma se mantenga constante en 1960. Entonces, cuando el objeto esta a 5 m del suelo, sigue teniendo una energía mecanica total de 1960 [J]:Energía Mecanica = K + U = 1960 [J]La energía Potencial a 5 metros seria: Energía Potencial Gravitatoria = K = 98 [N] * 5 [m] = 490 [J]:Para calcular la energía cinética a partir de la fórmula que te dí, tendríamos que calcular la velocidad con las ecuaciones de movimiento en caída libre, pero nos podemos ahorrar ese paso, porque ya conocemos la energía mecanica y la energía potencial, solo tendríamos quereemplazar:1960 [J] = 490 [J] + K K = 1960 [J] - 490 [J] = 1470 [J]Ahí tenemos la energía cinética. Para saber a qué velocidad se esta moviendo en el instante en que el objeto va pasando a 5 metros de altura del piso, reemplazamos todas las variables conocidas en la fórmula de la energía cinética, y despejamos la velocidad K = m * (v^2) / 21470 [J] = 10 [Kg] * (v^2) / 21470 [J] = 5 (v^2)v^2 = 294
v = raíz cuadrada de 294v = 17,1 [m/s]Esa es la velocidad a la que esta cayendo el objeto en el instante en que esta a 5 metros del suelo


Una vez puestas en marcha, las olas que se desplazan sobre aguas profundas disipan su energía muy lentamente, de forma que alcanzan regiones muy separadas de su lugar de formación. Así, pueden observarse oleajes de gran altura en ausencia de viento.


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