Havneåpningen: bølger som brer seg

Et læringsspill med simulering. Forutsi hvordan havbølger brer seg gjennom en åpning i en molo: den første rolige retningen, åpningen som lar en fortøyd båt ligge stille, bølgelengden, åpningen som lar bølgene fylle havna, og en rolig vinkel ut fra bølgenes fart og periode; sveip så med bølgemåleren.

DiffraksjonVannbølger

HAVNEÅPNINGEN

Første rolige retning

Klar
Slå på JavaScript for å sveipe med bølgemåleren. Instruksjonene og det gjennomregnede eksempelet kan fortsatt leses.
Bølger (lyst og mørkt: høye; grått: rolig)Bølgemåler og båterForutsigelsen dinMolo og skala
Bølgersin θ = λ ÷ a

Tid

0.00 s

t

Bølgelengde

— m

λ

Åpning

— m

a

Målerens vinkel

— °

θ

Bølgehøyde

— %

A

Forutsi før du starter

Skriv prediksjonen din for å gjøre alt klart. Start er av til det finnes et svar.

Forutsi hvor vannet er rolig.

Oppdragspoeng—

Hvert svar må være innenfor 2 %: hvert gir 100 poeng. Riktig på første kjøring gir 50 ekstra. En kjøring teller så snart den starter.

✓ Riktig svar① På første forsøk

Slik spiller du Havneåpningen

  1. Velg en test og les bølgelengden, åpningen eller vinkelen på kortet.
  2. Bruk sin θ = λ ÷ a, med θ målt fra rett fram, og λ = v·T.
  3. Skriv prediksjonen din og trykk Start. Bølgemåleren sveiper fra rett fram rundt til moloen.
  4. Sammenlign de oransje stiplede linjene med de rolige retningene, i havna og i grafen.

Diffraksjon

Bølger som går gjennom en åpning eller rundt en hindring, fortsetter ikke som en rett stråle: de brer seg ut i rommet bak. Det er diffraksjon. Hvor mye avhenger av åpningen sammenlignet med bølgelengden. En åpning på mange bølgelengder slipper gjennom en ganske smal stråle; en åpning på omtrent én bølgelengde sprer bølgene ut som ringer fra ett punkt. Langt bak en åpning med bredde a er bølgene sterkest rett fram og svakere mot sidene, med rolige retninger der bølgene fra ulike deler av åpningen slokker hverandre; den første er ved sin θ = λ ÷ a. Derfor hører du noen rundt et hjørne (lydbølger er omtrent like lange som en dør er bred), men ser dem ikke (lysbølger er kortere enn en tusendels millimeter). Havneingeniører bruker samme regel for å avgjøre hvor båter ligger rolig bak en molo.

En avgrenset læringsmodell

Mønsteret er tegnet slik det ville vært langt bak åpningen: bølgehøyde |sin β ÷ β| med β = π·a·sin θ ÷ λ, likt på alle avstander. Bølgene reflekteres ikke fra moloen og mister ikke energi når de brer seg, og havbunnen er flat. Bølgene er tegnet sakte, én topp i sekundet. Svar innenfor 2 % er riktige.

Når du bytter språk, beholdes forsøket, forutsigelsen, forsøkene og forløpet.