Bølger ved kysten

Hej Spørg om Fysik
Jeg har bemærket, at bølger ved stranden altid går næsten parallelt med kysten og feks. aldrig vinkelret. Har det har noget at gøre med interferens med refleksionerne eller ...

Derfor:
1) Hvad er forklaringen på fænomenet?
2) Findes der lignende fænomener i forbindelse med andre bølger, feks. lys?

På forhånd tak.

Med venlig hilsen
M L

Bølger ved kysten: Havbølger skabes og opretholdes ofte ved påvirkning fra vinden.

Bølgernes retning har altså sammenhæng med vindretningen. Bølger kan skabes ved jordskælv, som tsunamier, og det vil ofte være cirkulære bølger, der løber ud fra området hvor jordskælvet sker, efter samme model som en sten, der kastes i en stille skovsø. Bølger kan også skabes af understrømme og overfladestrømme, der gnider imod hinanden.

Bølgelængden, λ (måles i meter) af en bølge er afstanden fra en bølgetop til den næste, frekvensen, f (måles i 1/s) er antal bølger der løber forbi et givet sted pr. sekund. Bølgehastigheden, c, måles i m/s.

Dybt vand dvs. vanddybden er mange bølgelængder dybt. På dybt vand, betyder ændringerne af dybden ikke noget for bølgeforholdene. På dybt vand er bølgehastigheden kun afhængig af bølgelængden, idet hastigheden c kan bestemmes ved c² = konstant *λ ,  hvor λ er bølgelængden. Altså stor bølgelængde giver stor bølgehastighed.

For meget korte bølger: For meget korte små bølger, som i et akvarium eller tilsvarende, har man kapillarbølger. Her bestemmes bølgehastigheden af samme formel, men der skal lægges et led til, som afhænger af overfladespændingen divideret med bølgelængden, her kommer dybden også lidt ind, lavt vand lavere bølgehastighed. Det er bølger, som altså delvis bestemmes af overfladespændingen dvs. bølgelængder under ca. 5 cm.

Bølger imod kysten: Når bølgerne nærmer sig bredden, begynder dybden at påvirke bølgehastigheden. Der gælder at c² = g*h, hvor h er vanddybden og g tyngdeaccelerationen.

I denne sammenhæng betyder dybden noget, når bølgen kan ses at virke og kan føles ved bunden dvs. dybder mindre end normalt et par bølgelængder. Her har vi så årsagen til, at bølger kammer over og danner skum, bølgehøjden gør ved små vanddybder, at bølgetoppen er på meget dybere vand end bunden af bølgen, toppen har derfor større hastighed og løber fra bunden, og så kammer bølgen og danner skum f.eks. ved bredden eller hen over revler.

Hvis man lige ser bort fra vinden vil en bølge der løber ind imod en kyst med skrånende bund altså løbe langsommere og langsommere, efterhånden som h bliver mindre. Det betyder, at er bølgens oprindelige retning skråt ind imod kysten, løber den del af bølgen, der er nærmest kysten, langsommere, og indhentes derfor efterhånden af den anden ende af bølgen. Bølgen retter altså op, og søger at gå mere vinkelret ind imod kysten. Som regel har vinden også betydning, og bølgerne kan derfor komme noget skråt ind imod kysten, vinden kan endda fremkalde bølger, der næsten går langs kysten.

Når bølgen løber ud igen, sker det normalt nogenlunde vinkelret på kysten, så materiale der skyldes skråt ind, går lige ud igen, og vandrer derfor langs kysten.

Andre bølgetyper: Denne effekt skal altså søges, hvor bølgehastigheden påvirkes af det medium bølgen bevæger sig i, eller hvad der svarer til dybden. Sender man lys skråt ind imod en glasflade, vil der ske det samme som ved kystbølger, bølgen kommer igennem i en vinkel, som er mindre skrå i forhold til glasfladen end den indkomne bølge. Bølgen har kortere bølgelængde, idet lyshastigheden i glas er mindre end i luft, vakuum er den højeste lyshastighed, som kendes, og det er stort set den samme som i luft. Lyshastigheden i vakuum er 2,99792458 *10⁸ m/s (knap 300 000 km/s) i glasser imellem 1,5 og 1,9 gange langsommere, i diamant ca. 2,4 gange langsommere.

De ovennævnte bølger er transversal bølger, tværbølger, svingningerne sker vinkelret på udbredelsesretningen. Lydbølger er longitudinal bølger dvs. svingningerne sker i udbredelsesretningen. Se også: https://www.nbi.ku.dk/spoerg_om_fysik/fysik/boelgersudbred/

Tilsvarende drejes bølgeretningen, hvis man sender lydbølger ned i et kar fyldt med kuldioxid (luft ca. 340 m/s, CO₂ ca. 265 m/s), bølgeretningen i kuldioxid er også mere vinkelret på overfladen end den oprindelige bølge. Dette sidste har betydning, når man eftersøger U-både med sonar. I Østersøen er der ofte varme og kolde vandlag, og lydhastigheden afhænger af vandtemperaturen.

En U-båd kan altså skjule sig i disse vandlag, fordi sonar lydstrålen afbøjes.

For både lys og lyd gælder det, at er bølgerne vinkelret på overfladen af normale stoffer sker der ingen vinkelændring, og det gør der heller ikke ved en kyst med bølgerne vinkelret på kysten.

Med venlig hilsen
Malte Olsen