Paniere completo (multiple e aperte) Idraulica e Costruzioni marittime

DOMANDE APERTE FUORI PANIERE

Descrivere le diverse agitazioni che avvengono in mare

Le principali cause naturali che producono le diverse agitazioni che avvengono in mare sono essenzialmente 3: il vento, i moti sismici e l'attrazione gravitazionale esercitata dalla luna e dal sole al nostro pianeta. Tali fenomeni fisici sono denominati onde di gravità, perché, una volta che sono state generate, tendono ad attenuarsi fino a quando la superficie marina non raggiunge la posizione di calma piatta o quiete.

Il più evidente fenomeno che avviene in mare è costituito dal movimento ondulatorio della superficie idrica legato alla propagazione delle onde generate dall'azione del vento, denominate onde di vento. Esistono però altri tipi di onde. Le maree sono oscillazioni di lungo periodo del livello marino, dovute all'attrazione gravitazionale fra astri (terra-luna e/o terra-sole) come la marea astronomica o a distribuzioni non uniformi della

Le onde sinusoidali sono onde regolari che si propagano in modo armonico, con una forma d'onda che si ripete identica nel tempo. Queste onde sono caratterizzate da una frequenza costante e da un'amplitude costante. Le onde sinusoidali sono descritte matematicamente da una funzione sinusoidale. Le onde periodiche non-lineari, come le onde di Stokes, sono onde che non seguono una forma d'onda regolare. Queste onde sono caratterizzate da una variazione della forma d'onda nel tempo, con ampiezze che possono variare in modo significativo. Le onde di Stokes sono generate da un fenomeno di interazione non-lineare tra onde di diverse frequenze e ampiezze. Questo fenomeno può causare un aumento dell'ampiezza delle onde, rendendole più alte e ripide rispetto alle onde sinusoidali. In sintesi, le onde sinusoidali sono regolari e hanno una forma d'onda costante nel tempo, mentre le onde periodiche non-lineari, come le onde di Stokes, sono irregolari e possono avere ampiezze variabili nel tempo.

agli ordinisuccessivi, cnoidali e solitarie)Un’onda periodica può essere non-lineare, ovvero presentare un periodo d’onda T costante(come nel caso delle onde lineari sinusoidali), ma avere un’ampiezza di cresta acr, diversa daquella del cavo, aca. Nella quasi totalità dei casi, qualsiasi tipo di onda periodica non-linearepresenta un’ampiezza della cresta maggiore di quella del cavo. Nel mare reale costituito da ondeirregolari, si hanno creste di forma appuntita e cavi di forma spanciata, ovvero l’agitazione inmare è maggiormente visibile sopra il L.M.M. Col termine di onde regolari, si racchiudesolitamente la famiglia delle onde periodiche lineari (onde sinusoidali) e periodiche non-lineari.Le onde lineari e quelle non lineari possono essere descritte specificando due parametriadimensionali: la ripidità dell’onda, H/L, e la profondità relativa, d/L.Dal rapporto d/L si può vedere se le onde sono dispersive o

Meno e se la celerità, la lunghezza e l'altezza d'onda risultano influenzate dalla profondità. La ripidità dell'onda ci fornisce invece informazioni circa la validità dell'ipotesi di linearità del moto ondoso: valori grandi della ripidità suggeriscono infatti che tale ipotesi possa non essere adeguata. Un terzo parametro adimensionale che può essere utilizzato al posto della ripidità e della profondità relativa è dato proprio dal rapporto tra la ripidità e la stessa profondità relativa (H/d), definito altezza d'onda relativa. Come per la ripidità, grandi valori di detto parametro indicano che l'ipotesi di onde di piccola ampiezza (ossia lineari) potrebbe non essere valida. Un quarto parametro che viene spesso utilizzato per definire il campo di validità di una teoria del moto ondoso rispetto a un'altra è il numero di Ursell. Agli ordini superiori.

Al 1° ordine della teoria di Stokes (dal 2° ordine in poi) emergono componenti con frequenza più alta, avremo un profilo d’onda che non risulta più descritto da una sinusoide ma presenta delle creste più appuntite e dei cavi più piatti. Inoltre, le orbite delle particelle non risultano più chiuse e pertanto si realizza un cosiddetto drift, ossia un trasporto di massa oltre che di forma, nella direzione di propagazione del moto ondoso. Nel 1877 Boussinesq notò l’esistenza in acque basse (d/L < 0.04) di onde sufficientemente lunghe, che si propagano su fondale costante mantenendo inalterata la forma. La teoria relativa a tali tipi di onde fu sviluppata in seguito ed espressa da la cui soluzione è l’onda cnoidale. Per bassi valori della profondità relativa, ovvero d/L < 0.125 e per un numero di Ursell Ur > 26, si ricorre in generale all’uso delle onde cnoidali rispetto a quello delle onde di Stokes.

agli ordini successivi, che in generale si assomigliano a livello di forma essendo perioche non-lineari.

Se in un'onda che si propaga su fondali più bassi la distanza tra la cresta dell'onda e il L.M.M. diventa più grande di quella tra L.M.M. e il cavo dell'onda, cioè con i cavi che diventano più lunghi e piatti e le creste più brevi e ripide, si ha così un'onda solitaria, che può essere considerata come caso limite di un'onda di oscillazione periodiche.

Per valori crescenti di Ur, Ur > 1000, infatti le onde cnoidali assumono l'aspetto di un treno di onde solitarie, anche se la lunghezza d'onda L è ancora una grandezza finita e il cavo è ancora sotto il L.M.M.159.

Descrivere le caratteristiche delle onde regolari e irregolari e le loro differenze

Nello studio del moto ondoso, è importante saper distinguere le onde regolari da quelle irregolari. Le onde regolari, ad esempio quelle sinusoidali,

Sono onde che si ripetono identiche nel dominio del tempo e dello spazio. Esse saranno dunque caratterizzate da periodi d'onda e lunghezze d'onda uguali che si ripetono nel tempo, con l'ampiezza della cresta d'onda ac uguale all'ampiezza del cavo at. Se osserviamo la superficie del mare, notiamo subito che essa è costituita da una grande varietà di onde e le più comuni sono quelle generate dal vento e che presentano altezze d'onda H, periodi d'onda T e sfasamenti temporali diversi l'una dall'altra e si propagano in direzioni diverse. Questo tipo di onde presenta la superficie libera irregolare e sono caratterizzate da un profilo che non si ripete identico a ogni periodo d'onda. Esse vengono pertanto chiamate onde irregolari o random. Tuttavia, le onde reali in mare possono essere viste come la sovrapposizione di un gran numero di sinusoidali. Per esempio, se sovrapponiamo due onde perfettamente sinusoidali, ma

caratterizzate da ampiezze e lunghezze d'onda diverse, il risultato è già più simile ad una situazione realistica. Si ritiene dunque che le onde marine siano il risultato di onde regolari con diversa altezza, diverso periodo, diversa direzione, e sfasate tra loro in modo aleatorio.

1. Descrivere l'approccio statistico e spettrale per la definizione delle caratteristiche di un moto ondoso irregolare

Lo stato del mare reale può essere descritto ricorrendo essenzialmente a due tecniche distinte: analisi statistica ed analisi spettrale. La prima viene effettuata nel dominio del tempo t, mediante le caratteristiche fondamentali di altezze d'onda, H, e periodi d'onda, T, attraverso valori aritmetici desunti da una registrazione di moto ondoso. Attraverso l'approccio statistico di un moto ondoso irregolare, ogni singola onda, caratterizzata da un proprio valore i-esimo di H e T, viene individuata con il criterio dello zero-crossing, in cui

Vengono distinte le tecniche dello zero-upcrossing e dello zero-downcrossing. L'analisi spettrale, invece, è effettuata nel dominio delle frequenze f e delle direzioni di provenienza α, mediante una rappresentazione dello spettro d'onda che indica il contenuto energetico dello stato di mare, come funzione della frequenza fe della direzione α.

Illustrate i passi procedurali per la determinazione delle onde di progetto a prefissato tempo di ritorno.

Nello studio della stabilità delle opere marittime, è fondamentale conoscere l'onda di progetto, ossia quel valore dell'altezza d'onda che non sia superato in lunghi periodi di tempo.

L'individuazione dell'onda di progetto necessita la conoscenza delle caratteristiche delle mareggiate che si sono verificate dall'analisi dei dati di moto ondoso. Il metodo statistico che solitamente si adotta nella determinazione delle mareggiate è il POT e consiste

fenomeno ondoso è fondamentale per comprendere e prevedere le mareggiate. Una delle metodologie utilizzate per analizzare le caratteristiche delle onde è l'estrazione dei massimi locali delle mareggiate che superano una determinata altezza di soglia HPOT prestabilita. Questo permette di individuare le onde più significative e valutarne le caratteristiche temporali. Per determinare le onde di progetto, ovvero le altezze d'onda significative Hs in un dato tempo di ritorno T, si fa riferimento al metodo di Goda. Questo metodo utilizza due diverse funzioni di distribuzione probabilistica a lungo termine. La prima distribuzione utilizzata è la distribuzione di Gumbel, mentre la seconda è la distribuzione di Weibull. Il primo passo della metodologia consiste nel prendere i valori di altezza d'onda significativa Hs ottenuti da registrazioni in mare e ordinarli in modo decrescente. A ciascun valore di Hs viene quindi assegnata una probabilità, che indica la frequenza con cui si verifica un'onda di quella determinata altezza. Questo approccio permette di analizzare e valutare in modo accurato le caratteristiche delle onde e di prevedere le mareggiate in base a determinati scenari. La conoscenza di tali fenomeni è fondamentale per la pianificazione e la gestione delle zone costiere, al fine di prevenire danni e garantire la sicurezza delle persone e delle infrastrutture.

Il moto ondoso è caratterizzato dalla propagazione di onde nell'acqua. Le onde possono essere di diversi tipi, come ad esempio le onde di superficie, le onde di gravità e le onde di mare. Le onde di superficie sono quelle che si propagano sulla superficie dell'acqua, mentre le onde di gravità sono causate dalla forza di gravità e si propagano attraverso l'intera colonna d'acqua.

Le onde possono essere classificate in base alle loro caratteristiche, come ad esempio l'altezza, la lunghezza d'onda, la frequenza e la velocità di propagazione. L'altezza dell'onda è la distanza verticale tra il punto più alto (cresta) e il punto più basso (valle) dell'onda. La lunghezza d'onda è la distanza orizzontale tra due creste consecutive o due valli consecutive. La frequenza è il numero di onde che passano in un determinato punto in un secondo, mentre la velocità di propagazione è la distanza percorsa dall'onda in un determinato intervallo di tempo.

Le onde possono essere generate da diversi fattori, come ad esempio il vento, i terremoti o le maree. La forma e le caratteristiche delle onde possono variare a seconda delle condizioni del mare e del fondale marino. Ad esempio, quando le onde si trovano in acque profonde, non sono influenzate dal fondale marino e mantengono le loro caratteristiche. Tuttavia, quando le onde si avvicinano alla costa e si trovano in acque basse, vengono influenzate dal fondale marino e possono subire modifiche nelle loro caratteristiche.

Le modifiche delle caratteristiche ondose durante la propagazione verso riva in acqua bassa sono indotte essenzialmente dai fenomeni di rifrazione e di shoaling dovuti al fondale marino e da fenomeni di diffrazione, riflessione e trasmissione dovute ad ostacoli. La rifrazione consiste nella rotazione dei fronti d'onda con conseguente variazione di altezza d'onda lungo di essi. Il fenomeno dello shoaling, invece, si verifica quando le onde si avvicinano alla costa e il fondale marino diventa più basso, causando un aumento dell'altezza dell'onda.

Le onde possono anche subire fenomeni di diffrazione, riflessione e trasmissione quando incontrano ostacoli come scogliere, moli o barriere artificiali. La diffrazione è il fenomeno per cui le onde si piegano attorno agli ostacoli e si propagano in direzioni diverse. La riflessione avviene quando le onde colpiscono un ostacolo e vengono rimandate indietro. La trasmissione, invece, si verifica quando le onde attraversano un ostacolo e continuano a propagarsi oltre.

Le caratteristiche del moto ondoso possono variare anche in base alla zona di mare in cui si trovano. Ad esempio, le onde di mare si formano in mare aperto e si propagano verso la costa. Le onde di mare possono essere di diversi tipi, come ad esempio le onde di mare lunghe, le onde di mare medie e le onde di mare corte. Le onde di mare lunghe hanno una lunghezza d'onda maggiore e una velocità di propagazione più bassa rispetto alle onde di mare corte. Le onde di mare medie si trovano a metà strada tra le onde di mare lunghe e le onde di mare corte.

Le onde di mare possono essere osservate in diverse zone di mare, come ad esempio le zone di rompente, le zone di rifrazione e le zone di diffrazione. Le zone di rompente sono quelle in cui le onde si infrangono sulla costa, creando un'area di mare agitato. Le zone di rifrazione sono quelle in cui le onde si curvano attorno alla costa a causa del fondale marino, creando un'area di mare calmo. Le zone di diffrazione sono quelle in cui le onde si piegano attorno agli ostacoli, creando un'area di mare con onde più piccole.

contigui eun conseguente aumento di energia dell'onda. Nel caso invece di una baia o di un canyonl'altezza d'onda H diminuisce perché i raggi d'onda contigui tendono a divergere. In prese