La natura di un'onda ed il suo movimento in acqua



Come è fatta un'onda? Perchè frangendosi ci spinge avanti? Perchè si hanno diverse tipologie di onda: alcune lente e franose altre velocissime e tubanti? Un primo passo verso la conoscenza del fenomeno viene affrontato in questo articolo.
La natura dell'onda marina è, semplificando, costituita da particelle d'acqua che salgono e scendono mentre l'onda passa sulla superficie del mare. Prima che l'onda inizi a rompere, l'acqua risale la faccia dell'onda e ricade alle spalle dell'onda stessa; quando l'onda si rompe quelle stesse particelle ricadono sulla faccia dell'onda stessa. Il modo in cui ricadono è tuttavia un argomento assai complesso che proverò a semplificare quanto possibile.

Come è possibile vedere nelle figure le componenti di questo moto sulla superficie del mare posso essere ridotte a due.

1. le particelle compiono nel loro moto delle traiettorie praticamente circolari mentre passa l'onda. In queste traiettorie le particelle hanno una velocità minima quando si trovano nella parte bassa dell'onda che aumenta mano a mano che si avvicinano alla cresta dove si ha il massimo delle velocità che diminuisce ancora nel discendere il dorso dell'onda.

2. nel secondo disegno possiamo vedere come una stessa particella d'acqua percorra il profilo dell'onda, assumendo una direzione diversa punto per punto del suo vettore velocità. Sotto la superficie altre particelle naturalmente compiono lo stesso percorso e le stesse orbite circolari muovendosi al tempo stesso con l'onda "riempiendo" d'acqua tutta l'onda. Ogni oggetto che si trovi sull'onda subisce una forza su di se, proporzionale alla velocità delle particelle d'acqua, da parte di queste stesse particelle che tendono a rimanere nel loro moto circolare. Questa forza va sommata alla normale forza di galleggiamento che si esercita su qualsiasi corpo nell'acqua. Di conseguenza più velocemente si muovo queste particelle, maggiore "potenza" ha l'onda.
Quando l'onda si avvicina ad acqua più basse, le orbite delle nostre particelle divengono sempre più ellittiche e la velocità che assumono quando sono vicino alla cresta aumenta proporzionalmente all'altezza dell'onda stessa, che diviene quindi più ripida e instabile. Quando non c'è più sufficiente fondale e quindi acqua disponibile per mantenere queste orbite , la cresta, che si muove sempre più velocemente, ricade in avanti sulla faccia dell'onda, facendo si che l'onda si rompa e generando la forma finale dell'onda che vediamo davanti ai nostri occhi. Il fatto che l'onda formi o meno il "tubo" dipende essenzialmente dalla velocità che hanno le particelle sulla cresta: maggiore è questa velocità, più facilmente esse possono seguire ugualmente l'orbita ellittica del loro naturale cammino e quindi "tubare". In caso contrario esse franano su se stesse dando vita a quella che chiamiamo schiuma, dove le particelle d'acqua si muovono senza un ordine preciso pur mantenendo una propria velocità che consente loro di spingere ugualmente un oggetto in avanti. In questa maniera è facile capire che l'onda, anche prima che rompa, può possedere comunque una propria forza, dipendente dalla velocità dell'onda, per spingere in avanti la nostra tavola. Infatti per partire sull'onda, fisicamente parlando, abbiamo necessità di eguagliare le forze resistenziali, che agiscono sulla tavola immersa nell'acqua e su noi stessi che pagaiamo, sommando alla forza di galleggiamento esercitata dalla faccia dell'onda e quella derivata dal peso della tavola con il surfista, una forza dovuta all'accelerazione impressa dalla remata (forza propulsiva) in modo che la velocità della tavola eguagli quella dell'onda in movimento.

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