Energia da Onda
Calcula a densidade de energia de uma onda oceânica, E = (1 ÷ 8)·ρ·g·H², a partir da densidade da água ρ (kg/m³, ~1025 para água do mar), da gravidade g e da altura da onda H (m). O resultado, em J/m² (energia por unidade de área da superfície), é a soma das energias cinética e potencial da onda — proporcional ao quadrado da altura, por isso ondas grandes carregam muito mais energia. É a base do cálculo do potencial de geração de energia das ondas e do impacto sobre estruturas costeiras e a erosão de praias. Informe a densidade da água e a altura da onda.
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Energia da onda
Uma onda oceânica carrega energia — a mesma energia que ergue navios, esculpe praias, destrói estruturas e que se quer captar para gerar eletricidade. A densidade de energia (por unidade de área da superfície) de uma onda é E = (1/8)·ρ·g·H², onde ρ é a densidade da água, g a gravidade e H a altura da onda. Essa energia é a soma de duas parcelas iguais: a cinética (do movimento orbital das partículas de água) e a potencial (da água deslocada acima e abaixo do nível médio). O ponto mais importante da fórmula é a dependência do quadrado da altura: dobrar a altura da onda quadruplica sua energia. É por isso que uma tempestade que dobra a altura das ondas causa danos muito mais que o dobro, e por que litorais com ondas grandes têm potencial energético desproporcionalmente maior. A energia das ondas vem, em última análise, do vento (que a transfere ao mar), que vem do sol (que aquece a atmosfera desigualmente) — é uma forma concentrada de energia solar. Quantificar a energia das ondas é a base para estimar o potencial de geração de energia maremotriz (por ondas), dimensionar estruturas costeiras (quebra-mares, molhes) que precisam resistir ao impacto, e entender a erosão de praias e o transporte de sedimentos. Informe a densidade da água e a altura da onda.
Ferramentas Relacionadas
Número de Iribarren
Calcula o número de Iribarren (parâmetro de semelhança de surf), ξ = tan(β) ÷ √(H ÷ L), a partir da declividade da praia tan(β), da altura da onda H e do comprimento de onda L. O resultado (adimensional) classifica o tipo de quebra de onda e o espraiamento: ξ < 0,5 indica quebra deslizante (spilling, praias planas); 0,5 < ξ < 3,3, mergulhante (plunging, a onda 'tuba'); ξ > 3,3, frontal/colapsante (surging, praias íngremes). É amplamente usado em engenharia costeira para prever runup, galgamento de estruturas e estabilidade de enrocamentos. Informe a declividade da praia, a altura e o comprimento da onda.
Comprimento de Onda Oceânica
Calcula o comprimento de onda de uma onda oceânica em águas profundas, L = g·T² ÷ (2π), a partir do período da onda T (s) e da gravidade g (9,81 m/s²). O resultado, em metros, é a distância entre duas cristas sucessivas — em águas profundas, depende apenas do período. Ondas de período longo (swell de tempestades distantes) têm comprimentos muito maiores que as ondas locais de vento. O comprimento de onda determina a profundidade em que a onda 'sente' o fundo (cerca de L/2), começa a refratar e a empolar até quebrar. É um parâmetro fundamental da teoria linear de ondas e da engenharia costeira. Informe o período da onda.
Potência da Onda
Estima o fluxo de potência de uma onda oceânica por metro de frente de onda, P ≈ 0,5 × H² × T, a partir da altura da onda H (m) e do período T (s), em águas profundas (água do mar). O resultado, em kW/m, é a potência disponível por metro de largura da frente de onda — indicador-chave do potencial de energia das ondas para conversores (WECs). Litorais expostos a swells oceânicos (costa atlântica europeia, Pacífico) chegam a 30-70 kW/m, recurso energético renovável significativo. A potência cresce com o quadrado da altura e linearmente com o período. Informe a altura e o período da onda.
Declividade de Onda
Calcula a declividade (esbeltez) de uma onda, s = H ÷ L, dividindo a altura da onda H pelo comprimento de onda L. O resultado (adimensional) é a inclinação relativa da onda — quanto mais alta para seu comprimento, mais íngreme. A declividade tem um limite físico: ondas em águas profundas quebram quando s excede cerca de 1/7 (0,143), pois a crista fica instável (ângulo de 120°). Ondas de tempestade jovens são íngremes; o swell que viaja longas distâncias é suave (baixa declividade). A declividade governa a estabilidade da onda, a quebra e o conforto de embarcações. Informe a altura e o comprimento de onda.
Velocidade de Grupo da Onda
Calcula a velocidade de grupo de uma onda oceânica em águas profundas, c_g = g·T ÷ (4π), a partir do período T (s). O resultado, em m/s, é a velocidade com que a energia da onda (e a 'envoltória' de um grupo de ondas) se propaga — exatamente metade da celeridade (velocidade de fase) em águas profundas. Essa diferença explica um fenômeno curioso: dentro de um grupo de ondas, cristas individuais surgem na traseira, avançam pelo grupo (mais rápidas que ele) e desaparecem na frente. A velocidade de grupo é a que importa para o transporte de energia e para prever a chegada do swell à costa. Informe o período da onda.
Profundidade Crítica em Canal Retangular
Calcula a profundidade crítica de um canal retangular, y_c = (q² ÷ g)^(1/3), a partir da vazão específica q (vazão por unidade de largura, m³/s/m) e da gravidade g. A profundidade crítica é o tirante para o qual a energia específica do escoamento é mínima, e marca a fronteira entre os dois regimes do escoamento livre: acima dela o escoamento é subcrítico (lento, profundo, Fr < 1, controlado a jusante); abaixo, supercrítico (rápido, raso, Fr > 1, controlado a montante); exatamente nela, Fr = 1. O conceito de profundidade crítica é central na hidráulica de canais e estruturas: define a seção de controle em vertedouros, soleiras e medidores de vazão (calhas Parshall, vertedores), onde o escoamento passa pelo regime crítico de forma estável e a relação vazão-nível é unívoca — permitindo medir a vazão pela carga. Também determina se um ressalto hidráulico pode se formar (transição de supercrítico para subcrítico) e baliza o traçado de linhas d'água em remansos e quedas. Informe a vazão específica do canal.
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