Page précédente                            SOMMAIRE                           Page suivante 


ONDES DE SURFACE

INTRODUCTION

DESCRIPTION D'ONDE

NOTATIONS PRINCIPALES

DIFFERENTS TYPES D'ONDES ET ORDRES  DE GRANDEURS

ONDES DE SURFACE GENEREE PAR LE VENT

MOUVEMENT DES VAGUES

PROPAGATION DE ONDES  

Annexe : Rappel sur l'énergie des ondes


 Page précédente                            SOMMAIRE                           Page suivante 


 INTRODUCTION

L’objet de cette page n’est pas de caractériser de manière exhaustive les vagues et tous les phénomènes qui s’y rattachent (Ils existent pour cela d’autres études). Mais de présenter (ou rappeler) brièvement quelques définitions et notions intéressantes ;en particulier, de donner les notations qui seront utilisées par la suite.

Retour/début de page

 


DESCRIPTION D'UNE ONDE

Schéma d'une onde sinusoïdale (1er ordre)


NOTATIONS PRINCIPALES

U = Vitesse moyenne intégrée sur la hauteur d'eau selon x(m/s)

V = Vitesse moyenne intégrée sur la hauteur d'eau selon y(m/s)

g = Accélération de la pesanteur(m/s2)

h = Elévation de la surface libre(m)

a = Amplitude de l'onde(m)

H = 2a = Hauteur d'onde (écart entre le creux et la crête)(m)

f (x) = Phase de l'onde(-)

L = Longueur d'onde(m)

k = 2p /L = w /C= Nombre d'onde(1/m)

C = L/T =Vitesse de phase (des oscillations)(m/s)

T = Période de l'onde(s)

S = H/L = cambrure(-)

w == 2p /T = Pulsation(rad/s)

h(x) = Profondeur(m)

Cg = Vitesse de groupe ou de l'énergie d'un paquet d'ondes(m/s)

 

Les indices i, r et t désignent respectivement les caractéristiques des ondes incidente, réfléchie et transmise.

De même, les indices 0 et 1 servent à repérer les régions se situant en amont et en aval de l'obstacle étudié.


REMARQUE sur la cambrure S :

Puis, elles déferlent.

 


DIFFERENTS TYPES D’ONDE ET ORDRES DE GRANDEURS

Ondes de gravité :

Représente les ondes les plus courantes à la surface des océans et leur énergie provient de la gravité, d’où leur nom.

 Ondes capillaires :

Elles sont très petites (L < 1,74 cm) et produites par le vent et les effets de tension de surface.

Contrairement aux ondes de gravité, ce sont les ondes de petites longueurs d’ondes qui se propagent le plus vite.

Ondes générée par les séismes (tsunami) :

Elles sont produites par les déplacements de la crôute terrestre.

Les dimension caractéristiques sont L = 200 km, H =0,5 m jusque 30 m,

T = 15 min et C de l’ordre de 700km/h.


ONDE DE SURFACE GENEREE PAR LE VENT

" Pleine mer " désignent la région où les vagues sont générées par une tempête.

La taille et la vitesse maximale possible dépendent :

Evidemment, plus grandes sont ces valeurs et plus l’onde est développée.

Si la vitesse du vent est constante pendant un temps assez long et sur un certain fetch, un équilibre entre l’énergie perdue par frottement et l’énergie absorbée par les vagues peut être atteint ; on parle de " fully developped sea ". Mais cet état est rare, le vent n’est en général pas constant.

La surface de l’océan est très perturbée ; les ondes de surfaces peuvent avoir différentes longueurs d’onde L (explication ENERGIE).

La houle représente les ondes qui se propagent en dehors de la région que l’on a décrit ci-dessus.


MOUVEMENT DES VAGUES

L’énergie (et non l’eau) est transportée par les vagues.

Les particules d’eau ont des trajectoires orbitales dont le diamètre D varie en fonction de la profondeur :

On distinguent donc 2 catégories d’ondes : courtes ou longues

La condition critique est Þ h= 0,5L.

Description des trajectoires (b) Eaux profondes (c) SW


PROPAGATION DES ONDES

Paquets d'ondes (trains d'ondes)

Vitesse de phase C

La relation de dispersion d’onde au premier ordre s’écrit :

On retrouve les 2 catégories d’ondes, que l’on avait distingué pour les trajectoires et une zone intermédiaire :

 

Interférences

Définition : Ce phénomène apparaît lorsque 2 trains d’ondes de rencontrent.

L’interférence peut être :

Phénomènes entraînant un changement de direction des ondes pendant leur propagation

Produit par le fond, lorsque le front d’onde incident (sur une plage par exemple) ressent les effets de diminution de la profondeur h ; donc dans la zone de SW.

On observe une diminution de la vitesse (phase = groupe)

L’onde change de direction ; le front d’onde devient parallèle à la côte (en réalité aux isobathes = iso-h = isolignes de la profondeur).

Lorsque l’onde rencontre un obstacle (lisse ou rugueux)

Traité par analogie avec l’optique Þ Principe de Huyggens

Un obstacle perturbe l’onde incidente qui crée d’autres ondes…


 Page précédente                                       SOMMAIRE                             Page suivante