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Schallgeschwindigkeit im Meer

Storyboard

Die Schallgeschwindigkeit im Meer hängt von Druck, Temperatur und Salzgehalt ab.

>Modell

ID:(1548, 0)



Mechanismen

Iframe

>Top



Code
Konzept

Mechanismen

ID:(15462, 0)



Schallgeschwindigkeit mit Tiefe

Konzept

>Top


Die Schallgeschwindigkeit im Ozean variiert mit der Tiefe, wie in der Grafik dargestellt:

Die Form der Kurve kann je nach Jahreszeit variieren.

ID:(11814, 0)



Abhängigkeit von der Schallgeschwindigkeit

Konzept

>Top


Die Schallgeschwindigkeit im Ozean hängt von Temperatur und Druck ab, wie in der Grafik dargestellt:

ID:(11815, 0)



Modell

Top

>Top



Parameter

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
\theta_i
theta_i
Angulo de incidente
rad
\theta_r
theta_r
Angulo de refracción
rad
p
p
Presión hidrostatica
Pa
c_0
c_0
Schallgeschwindigkeitsfaktor 0
m/s K^3
c_1
c_1
Schallgeschwindigkeitsfaktor 1
m/s K^2
c_2
c_2
Schallgeschwindigkeitsfaktor 2
m/s K #
c_3
c_3
Schallgeschwindigkeitsfaktor 3
m/s K
c_4
c_4
Schallgeschwindigkeitsfaktor 4
m/s Pa
c_5
c_5
Schallgeschwindigkeitsfaktor 5
m/s #
c_6
c_6
Schallgeschwindigkeitsfaktor 6
m/s
c_i
c_i
Velocidad de la luz en el medio incidente
m/s
c_e
c_e
Velocidad de la luz en el medio refractado
m/s

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
s
s
Salzgehalt
-
c
c
Speed of Sound
m/s
T
T
Temperatur
K

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen: zu , dann die Variable auswählen: zu
c = c_0 * T ^3- c_1 * T ^2+( c_3 - c_2 * s )* T + c_4 * p +c_5 * s - c_6 sin( theta_i )/sin( theta_r )= c_i / c_e theta_itheta_rpsc_0c_1c_2c_3c_4c_5c_6cTc_ic_e

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Variable Gegeben Berechnen Ziel : Gleichung Zu verwenden
c = c_0 * T ^3- c_1 * T ^2+( c_3 - c_2 * s )* T + c_4 * p +c_5 * s - c_6 sin( theta_i )/sin( theta_r )= c_i / c_e theta_itheta_rpsc_0c_1c_2c_3c_4c_5c_6cTc_ic_e




Gleichungen

#
Gleichung

c = c_0 T ^3- c_1 T ^2+( c_3 - c_2 s ) T + c_4 p + c_5 s - c_6

c = c_0 * T ^3- c_1 * T ^2+( c_3 - c_2 * s )* T + c_4 * p +c_5 * s - c_6


\displaystyle\frac{ \sin\theta_i }{\sin \theta_r }=\displaystyle\frac{ c_i }{ c_e }

sin( theta_i )/sin( theta_r )= c_i / c_e

ID:(15465, 0)



Ley de Snell en función de la velocidad

Gleichung

>Top, >Modell


La relación entre los ángulos de incidencia y refractados indicados en la siguiente gráfica



se pueden escribir en función de la velocidad de la luz en cada medio c_i y c_e como

\displaystyle\frac{ \sin\theta_i }{\sin \theta_r }=\displaystyle\frac{ c_i }{ c_e }

\theta_i
Angulo de incidente
rad
5147
\theta_r
Angulo de refracción
rad
5148
c_i
Velocidad de la luz en el medio incidente
m/s
9822
c_e
Velocidad de la luz en el medio refractado
m/s
9823
sin( theta_i )/sin( theta_r )= c_i / c_e c = c_0 * T ^3- c_1 * T ^2+( c_3 - c_2 * s )* T + c_4 * p +c_5 * s - c_6 theta_itheta_rpsc_0c_1c_2c_3c_4c_5c_6cTc_ic_e

Observando la imagen se nota que los senos de los angulos son respectivamente\\n\\n

\sin\theta_i=\displaystyle\frac{c_i\Delta t}{d}

y\\n\\n

\sin\theta_e=\displaystyle\frac{c_e\Delta t}{d}

\\n\\nSi se despeja en ambas ecuaciones la distancia d y se igualan ambas expresiones se tiene que\\n\\n

d=\displaystyle\frac{c_i\Delta t}{\sin\theta_i}=\displaystyle\frac{c_e\Delta t}{\sin\theta_e}



por lo que se tiene que

\displaystyle\frac{ \sin\theta_i }{\sin \theta_r }=\displaystyle\frac{ c_i }{ c_e }

ID:(3342, 0)



Schallgeschwindigkeitsgleichung

Gleichung

>Top, >Modell


Im Jahr 1977 entwickelten Clay und Medwin ein Modell zur Schätzung der Schallgeschwindigkeit in Abhängigkeit von Temperatur, Salinität und Druck.

die Schallgeschwindigkeit (c) kann basierend auf die Presión hidrostatica (p), die Temperatur (T) und die Salzgehalt (s) mit folgendem Ausdruck geschätzt werden:

c = c_0 T ^3- c_1 T ^2+( c_3 - c_2 s ) T + c_4 p + c_5 s - c_6

p
Presión hidrostatica
Pa
8800
s
Salzgehalt
-
8792
c_0
Schallgeschwindigkeitsfaktor 0
2.9e-4
m/s K^3
8793
c_1
Schallgeschwindigkeitsfaktor 1
0.2926
m/s K^2
8794
c_2
Schallgeschwindigkeitsfaktor 2
10
m/s K
8795
c_3
Schallgeschwindigkeitsfaktor 3
99.91
m/s K
8796
c_4
Schallgeschwindigkeitsfaktor 4
1.58e-6
m/s Pa
8797
c_5
Schallgeschwindigkeitsfaktor 5
4071.5
m/s
8798
c_6
Schallgeschwindigkeitsfaktor 6
9963.6
m/s
8799
c
Speed of Sound
m/s
5073
T
Temperatur
K
8791
sin( theta_i )/sin( theta_r )= c_i / c_e c = c_0 * T ^3- c_1 * T ^2+( c_3 - c_2 * s )* T + c_4 * p +c_5 * s - c_6 theta_itheta_rpsc_0c_1c_2c_3c_4c_5c_6cTc_ic_e

wobei c_i empirische Konstanten sind.

Referenz: "Study of Absorption loss effects on acoustic wave propagation in shallow water using different empirical Models", Yasin Yousif Al-Aboosi, Mustafa Sami Ahmed, Nor Shahida Mohd Shah und Nor Hisham Haji Khamis, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 12, Nr. 22, November 2017.

ID:(11816, 0)