As ondas que se formam nas superfícies da água estão
entre os fenômenos mais interessantes, bonitos, agradáveis e terríveis da
natureza. Pororocas (macaréus), as ondas que se formam próximo às praias e que
fazem as delícias dos banhistas e surfistas, as marés, as ondas estacionárias
que se formam na foz de alguns rios e os tsunamis são alguns exemplos de ondas.
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O comportamento das ondas é bastante complexo, pois depende de muitas coisas, como seus comprimentos, suas amplitudes (alturas), a profundidade da água e de como ela varia, dos ventos de sua forma etc. etc. etc. Entretanto, alguns comportamentos característicos bastante frequentes podem ser entendidos sem enormes complexidades. Uma delas é o crescimento da onda ao penetrar em águas menos profundas, coisa bem típica das ondas que chegam às praias.
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Isso acontece em muitas situações diferentes, desde as
ondas com as quais brincamos nas praias até os tsunamis, que podem assumir
alturas muito grandes. Vejamos isso.
Há dois pontos necessários para entender como e quanto
as ondas crescem. Primeiro, quando a profundidade da água é bem menor do que o
comprimento da onda, a velocidade com que essa onda se propaga é, em
quilômetros por hora, dada por 11 vezes a raiz quadrada da profundidade da água
medida em metros. Exemplo: um tsunami em um oceano com profundidade de
4.000 m se propaga com uma velocidade de aproximadamente 700 km/h. (Note
que um tsunami tem comprimento de onda muito grande, às vezes de muitas dezenas
de quilômetros, portanto, bem maior do que a profundidade do oceano.) Uma onda
na praia onde a profundidade é de dois metros tem velocidade pouco maior do que
15 km/h. (Faça as contas!).
O segundo ponto é o fato que a energia de uma onda é
proporcional à sua altura (amplitude) ao quadrado. Isso porque a energia (cuja
origem é a força gravitacional, quer dizer, o peso) é proporcional ao volume de
água que está deslocado e, portanto, proporcional à amplitude da onda, e,
também, à altura do deslocamento, também proporcional à amplitude da onda. Combinando
esses dois fatores, concluímos que a energia é proporcional ao quadrado da
amplitude.
Há uma terceira consideração: a energia se conserva
quando a amplitude da onda é pequena em comparação com a profundidade da camada
de água e, também, pequena perto do comprimento de onda.
Combinando esses três fatos, concluímos que uma onda
que se desloca ao longo de uma direção apenas, por exemplo, indo direto à
praia, sem se “espalhar”, tem uma amplitude inversamente proporcional à raiz
quarta da profundidade.
Conclusão: quando uma onda penetra em águas mais
rasas, sua amplitude cresce. É isso que a figura pretende ilustrar, embora, por
dificuldades do desenhista, não esteja nada precisa, pois tudo o que foi dito
só é válido para águas cuja profundidade é bem menor do que o comprimento de
onda e para ondas não muito altas em comparação com a profundidade da água e o comprimento
de onda.
Por isso, tsunamis crescem quando se
aproximam da costa, onde a água é mais rasa Assim, um tsunami de poucos centímetros
de altura em alto mar, que passa despercebido por um navio, poder crescer muito
ao se aproximar do continente e causar um grande estrago.
Mas, cuidado. Tudo o que foi dito
aqui se refere ao comportamento de ondas antes delas se quebrarem.
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