Волны в бассейне

[fred1996]

В нашем жилом комплексе есть открытый бассейн.
Не очень маленький и не очень большой.
Где-то 10x15 метров
Сегодна с женой решили поплавать.
Я првый полез и плаваю.
А жена и говорит, мол вылезай, ты такую волну создаешь, что я не могу плавать.
Я смотрю, поверхность действительно вся такая колышащаяся и амплитуда порядка 15 см.
Я гоаорю, что это мол скорее всего ветер.
Не может один человек такие волны в бассейн создать, да и затухнут они быстро.
Она говорит мол, покаты не залез был полный штиль.
Я не поверил и вылез.
Смотрю, действительно колыхания затухают и минут через 5 полный штиль.
Удивительное дело.
Не знал, что волны так долго могут сохраняться в бассейне. Они ведь еще все время отражаются от стенок.
Интересно, можно ли оценить чисто теоретически, если в квадратном достаточно глубоком бассейне со стороной 10 метров в центре создать разовое возмущение, как будет оно распространяться, отражаться, затухать в таком бассейне.

[amon]

Можно. Для этого, в первом приближении, надо решить уравнения (12.4) и (12.5) из шестого тома ЛЛ (гидродинамика) с гран. условиями нормальная составляющая скорости на стенках ноль и начальным условием $\varphi(x,y,z,0)=\delta(x)\delta(y)\delta(z)$. Похожая задача есть, как мне помнится, в задачах к этому разделу ЛЛ.

[fred1996]

Кстати, раз уж открыл тему о поверхностных волнах.
Волны в океане и море у берега ведетут себя по-разному.
Раньше в советское время частенько бывал на Черном море.
И полный штиль у берега не такое уж редкое явление.
А вот на побережье Атлантики или Тихого океана штиля в принципе не бывает.
Всегда есть волна.
Более того, поверхность воды всегда очень колеблющаяся. Так что плавать в такой воде удовольствие не из приятных. Всегда нужно следить, чтобы не хлебнуть случайно. А в море даже и если есть волна, то она равномерная без этих мелких колебаний.
Интересно, чем эту разницу можно объяснить?

[Dmitriy40]

Одна из причин - закрытость и небольшие размеры Чёрного моря. В отличии от океана. В океане не бывает полного штиля во всём сразу, где-то не так уж далеко всегда есть ветер - и волны оттуда вполне себе добегают до берега. И добегают как раз в виде мелкой зыби, а не отдельных больших редких волн как в шторм. Почему именно зыби - не уверен, кажется это суперпозиция всех добежавших сильно ослабленных волн от далёкого шторма (причём не одного). В море же шторм если есть, то он всегда слишком близко (и вероятно общий/единственный для всего моря) и волны не успевают рассеяться до зыби.

Насчёт бассейна, думаю зря делают его в виде прямоугольника (с прямыми сторонами), для непрямых и непараллельных сторон (а ещё лучше вообще в виде ломаной с множеством разных углов) волны будут вероятно дробиться на мелкие, точнее в рисунок волн будут вносится искажения приводящие к хаосу и получится просто мелкая нерегулярная зыбь вместо отдельных крупных волн. Время успокоения не изменится, зато уменьшится амплитуда волн.

PS. Ситуацию с бассейном можно промоделировать в прямоугольной кювете, надо лишь приблизительно соблюсти отношение размеров и глубины (чтобы не сменить тип волн).

[Батороев]

fred1996
Скорее всего от Вас в бассейне образовались сейши, только маленькие.

[DimaM]

Dmitriy40 в сообщении #1215349 писал(а):

Насчёт бассейна, думаю зря делают его в виде прямоугольника (с прямыми сторонами), для непрямых и непараллельных сторон (а ещё лучше вообще в виде ломаной с множеством разных углов) волны будут вероятно дробиться на мелкие, точнее в рисунок волн будут вносится искажения приводящие к хаосу и получится просто мелкая нерегулярная зыбь вместо отдельных крупных волн. Время успокоения не изменится, зато уменьшится амплитуда волн.

Я еще в детстве читал предложение устанавливать по бортикам гребенку, чтоб волны разбивала. Но живьем не видел ни разу, видать, не пошло.

[Xey]

Волны от одного источника отражаются от стенок и интерферируют как когерентные.
Если запустить в бассейн группу не когерентнах источников, то волны должны бы усредниться.

[fred1996]

Путешествуя по ютубу в поисках удивительного, наткнулся на следующий Неожиданный эксперимент.
https://m.youtube.com/watch?v=72LWr7BU8Ao
Не долго думая, сам побежал в бассейн, захватив тарелки разных размеров.
К моему удивлеию эксперимент удалось повторить.
Водовороты от средней по размеру тарелки оказались самыми устойчивыми.

[FeelUs]

Может быть немного не в тему.

Мое первое знакомство с морскими волнами произошло в аквапарке, и волны там были строго периодические, т.е. достаточно было зайти подальше и когда волна набегает - подпрыгивать, и подпрыгивать через одинаковые промежутки времени.

А на море так не проканает: периоды между волнами не всегда одинаковые, да и бывает так, что волны немного с разных сторон идут.

Получается на море волны - случайный процесс.

[Munin]

Более того, хаотический.

Арнольд, вроде бы, рассказывал, что каждая третья волна сильнее других, из-за близости $3\approx e.$ А каждая девятая - самая сильная из третьих. Отсюда понятие "девятый вал". Но в других местах я читал, что это всё-таки байка.

[fred1996]

Скорее всего это некий устоявшийся миф.
Я слышал про каждую седьмую и каждую девятую волну.
Хотя в свое время наблюдал во время полушторма на Черном море эти волны.
У меня сложилось такое впечатление, что периодичность есть в том плане, что из 7-9 волн подряд одна действительно существенно сильнее других, но четкой периодичности нет.
Более того, две достаточно большие волны могут идти подряд.
Знакомые серфингисты в Санта-Крузе, Калифорния, говорят, что они просто ловят большую волну и что периодичности нет.
В принципе я бываю на том побережье где-то раз в месяц и наверное мог бы составить приблизительную гистограмму по высотам и частотам. Можно еще раз посмотреть и за периодичностью.

[Munin]

Вспоминается хорошая советская книжка-научпоп по волнам. Даже в "Библиотечке Квант". Там рассказывается про разные виды волн на море.

[fred1996]

Эх, молодость.
У нас был спецкурс, где в частности проходили волны на мелкой воде.
В частности помню что-то про возникновение барашков у берега. Почему они бывают на мелкой воде.
Нарушается какая-то устойчивость.
А барашки в открытой воде могут быть только из-за ветра.
Но, опять же, к периодичность больших волн это не имело отношения.

[btoom]

Munin в сообщении #1220380 писал(а):

Вспоминается хорошая советская книжка-научпоп по волнам. Даже в "Библиотечке Квант". Там рассказывается про разные виды волн на море.

Не вспомните случайно название?
На самом деле искал литературу по уравнениям мелкой воды, заглянул в эту тему.

[Eule_A]

btoom в сообщении #1263543 писал(а):

На самом деле искал литературу по уравнениям мелкой воды, заглянул в эту тему.

Попробуйте заглянуть в книгу Дж. Уизема "Линейные и нелинейные волны". Там есть разделы, посвящённые волнам на мелкой воде.
А тот, кому Вы задали вопрос, по техническим причинам сможет ответить не раньше, чем через неделю. Придётся подождать немного.