所屬科目:波浪力學(含潮汐)
一、不同頻率的波動會有不同的傳播速度,並可以頻散關係式(或稱為分散關係式)來表示。請寫出水波的頻散關係式,並藉此推導出淺水波與深水波的群速度。(15分)
二、在深海有一風暴產生週期8秒與12秒的波,週期8秒的波比12秒的波慢1小時抵達觀測站,請根據深水波的群速度估計風暴距離觀測站有多遠?(15分)
三、海嘯於水域寬度4km、水深810m處,波高0.1m,當此海嘯傳到水域寬度1km、水深10m處,試求其波高變成多少?(15分)
四、離岸流又稱為裂流,其結構分為頸部與頭部。請根據離岸流的結構,說明若有人被離岸流帶出時,應朝那個方向游回來?(15分)
五、(一)x是水平距離、t是時間;k、ω皆為大於零的常數;g是重力加速度(為計算方便,設為10m/s2)。根據微小振幅波理論,水位η=cos(kx-ωt)的前進波,其水粒子水平流速為請將淺水波的條件代入上式,求淺水波造成的水粒子水平流速,並推導淺水波的水粒子水平流速u和水位η的關係。(10分)
(二)海嘯在4000m的深海傳播,最大水位3m。如果海嘯是前進波,請問以微小振幅波理論,此海嘯造成的最大流速是多少?(10分)
六、(一)何謂半日潮?何謂全日潮?潮流運動軌跡常以潮流橢圓表示;潮流橢圓之橫軸與縱軸之單位為何?(10分)
(二)假設銀河系某個行星與地球之大小、密度皆相同。該行星繞著距離為地球-月球距離100倍的恆星公轉,該恆星質量為月球質量之50,000,000倍。請計算此行星所受引潮力與地球所受月球引潮力之比例大約多少倍?(10分)