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Movimento Oceânico, drifters

Storyboard

O movimento na superfície dos oceanos surge da interação com a atmosfera e é condicionado às correntes mais profundas (com mais de 15 metros). Em uma primeira abordagem, pode ser considerado como um fluxo a uma velocidade constante com vórtices estáveis ou arrastados por ele.

>Modelo

ID:(1519, 0)



Movimentos oceânicos

Video

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ID:(11485, 0)



Corrente do Golfo

Imagem

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ID:(11486, 0)



Movimento do X-15 Ben Franklin

Imagem

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ID:(11488, 0)



Drifter (bóia grátis)

Conceito

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ID:(11498, 0)



Rotação como translação, posição

Conceito

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O movimento de rotação pode ser expresso como deslocamento nas direções x e y com valores de la distância do objeto ao centro do vórtice ($r$) e o ângulo do objeto no vórtice ($\theta_w$), respectivamente. Com as coordenadas la posição x do centro do vórtice ($X$) e la posição y do centro do vórtice ($Y$), obtemos que la posição x do objeto ($x$) é:

$ x = X + r \cos \theta_w$



e para la posição y do objeto ($y$):

$ y = Y + r \sin \theta_w$



ID:(11490, 0)



Rotação como translação, velocidade

Imagem

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O movimento de rotação pode ser expresso como deslocamento nas direções x e y, com velocidades de ($$) e ($$), respectivamente. Com as coordenadas la velocidade x do centro do vórtice ($U$) e la velocidade y do centro do vórtice ($V$), obtemos que ($$) é:

$ u = U - r \omega \sin \theta_w $



e para ($$):

$ v = V + r \omega \cos \theta_w $



ID:(11489, 0)



Modelo

Top

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Parâmetros

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$\theta_0$
theta_0
Ângulo inicial do objeto no vórtice
rad
$X_0$
X_0
Posição inicial x
m
$Y_0$
Y_0
Posição inicial y
m
$v_t$
v_t
Velocidade tangencial do drifter
m/s

Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$\theta_w$
theta_w
Ângulo do objeto no vórtice
rad
$r$
r
Distância do objeto ao centro do vórtice
m
$X$
X
Posição x do centro do vórtice
m
$x$
x
Posição x do objeto
m
$Y$
Y
Posição y do centro do vórtice
m
$y$
y
Posição y do objeto
m
$t$
t
Tempo desde o início do rastreamento
s
$U$
U
Velocidade x do centro do vórtice
m/s
$V$
V
Velocidade y do centro do vórtice
m/s

Cálculos


Primeiro, selecione a equação: para , depois, selecione a variável: para

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Variáve Dado Calcular Objetivo : Equação A ser usado




Equações

#
Equação

$ r ^2=( X - x )^2 + ( Y - y )^2 $

r ^2=( X - x )^2 + ( Y - y )^2


$ \theta_w = \theta_0 + \omega t $

theta_w = theta_0 + omega * t


$ u = U - r \omega \sin \theta_w $

u = U - r * omega * sin( theta_w )


$ v_t = r \omega $

v = r * omega


$ v = V + r \omega \cos \theta_w $

v = V + r * omega * cos( theta_w )


$ x = X + r \cos \theta_w$

x = X + r * cos( theta_w )


$ X = X_0 + U t $

X = X_0 + U * t


$ y = Y + r \sin \theta_w$

y = Y + r * sin( theta_w )


$ Y = Y_0 + V t $

Y = Y_0 + V * t

ID:(15445, 0)



Posição do vértice x

Equação

>Top, >Modelo


O vórtice se move na direção $x$ com uma constante de uma velocidade x do centro do vórtice ($U$), partindo de uma posição inicial x ($X_0$) e alcançando em o tempo desde o início do rastreamento ($t$) em $x$ La posição x do centro do vórtice ($X$):

$ X = X_0 + U t $

$X_0$
Posição inicial x
$m$
8514
$X$
Posição x do centro do vórtice
$m$
8506
$t$
Tempo desde o início do rastreamento
$s$
8520
$U$
Velocidade x do centro do vórtice
$m/s$
8510

ID:(11495, 0)



Posição do vértice y

Equação

>Top, >Modelo


O vórtice se move na direção $y$ com uma constante de uma velocidade y do centro do vórtice ($V$), partindo de uma posição inicial y ($Y_0$) e alcançando em o tempo desde o início do rastreamento ($t$) em $y$ La posição y do centro do vórtice ($Y$):

$ Y = Y_0 + V t $

$Y_0$
Posição inicial y
$m$
8515
$Y$
Posição y do centro do vórtice
$m$
8507
$t$
Tempo desde o início do rastreamento
$s$
8520
$V$
Velocidade y do centro do vórtice
$m/s$
8511

ID:(11496, 0)



Ângulo $\theta$ do vórtice

Equação

>Top, >Modelo


O vórtice gira constantemente em ($$), partindo de um ângulo inicial do objeto no vórtice ($\theta_0$) e chegando em o tempo desde o início do rastreamento ($t$) a um ângulo do objeto no vórtice ($\theta_w$):

$ \theta_w = \theta_0 + \omega t $

$\theta_w$
Ângulo do objeto no vórtice
$rad$
8516
$\theta_0$
Ângulo inicial do objeto no vórtice
$rad$
8517
$t$
Tempo desde o início do rastreamento
$s$
8520

ID:(11497, 0)



Distância do objeto ao centro do vórtice

Equação

>Top, >Modelo


A distância entre o objeto em la posição x do objeto ($x$) e la posição y do objeto ($y$) e o centro dos vórtices em la posição x do centro do vórtice ($X$) e la posição y do centro do vórtice ($Y$) pode ser calculada usando o teorema de Pitágoras, resultando em la distância do objeto ao centro do vórtice ($r$):

$ r ^2=( X - x )^2 + ( Y - y )^2 $

$r$
Distância do objeto ao centro do vórtice
$m$
8519
$X$
Posição x do centro do vórtice
$m$
8506
$x$
Posição x do objeto
$m$
8508
$Y$
Posição y do centro do vórtice
$m$
8507
$y$
Posição y do objeto
$m$
8509

ID:(11500, 0)



Posição x do corpo em rotação

Equação

>Top, >Modelo


Se um corpo gira a um ângulo de o ângulo do objeto no vórtice ($\theta_w$) a uma distância de la distância do objeto ao centro do vórtice ($r$) de um centro localizado na posição la posição x do centro do vórtice ($X$), o resultado é Uma posição x do objeto ($x$):

$ x = X + r \cos \theta_w$

$\theta_w$
Ângulo do objeto no vórtice
$rad$
8516
$r$
Distância do objeto ao centro do vórtice
$m$
8519
$X$
Posição x do centro do vórtice
$m$
8506
$x$
Posição x do objeto
$m$
8508

ID:(11491, 0)



Posição y do corpo em rotação

Equação

>Top, >Modelo


Se um corpo gira a um ângulo de o ângulo do objeto no vórtice ($\theta_w$) a uma distância de la distância do objeto ao centro do vórtice ($r$) de um centro localizado na posição la posição y do centro do vórtice ($Y$), o resultado será Uma posição y do objeto ($y$):

$ y = Y + r \sin \theta_w$

$\theta_w$
Ângulo do objeto no vórtice
$rad$
8516
$r$
Distância do objeto ao centro do vórtice
$m$
8519
$Y$
Posição y do centro do vórtice
$m$
8507
$y$
Posição y do objeto
$m$
8509

ID:(11492, 0)



Velocidade e velocidade angular

Equação

>Top, >Modelo


Se dividirmos a relação entre la distância percorrida em um tempo ($\Delta s$) e o rádio ($r$) por la variação de ângulo ($\Delta\theta$),

$ \Delta s=r \Delta\theta $



e então dividirmos isso por o tempo decorrido ($\Delta t$), obtemos a relação que nos permite calcular la velocidade ($v$) ao longo da órbita, conhecida como velocidade tangencial, que está associada a la velocidade angular ($\omega$):

$ v_t = r \omega $

$ v = r \omega $

$r$
$r$
Distância do objeto ao centro do vórtice
$m$
8519
$v$
$v_t$
Velocidade tangencial do drifter
$m/s$
10336
$\omega$
Velocidade angular
$rad/s$
6068

Como la velocidade média ($\bar{v}$) é com la distância percorrida em um tempo ($\Delta s$) e o tempo decorrido ($\Delta t$), igual a

$ \bar{v} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta s }{ \Delta t }$



e com la distância percorrida em um tempo ($\Delta s$) expresso como arco de um círculo, e o rádio ($r$) e la variação de ângulo ($\Delta\theta$) são

$ \Delta s=r \Delta\theta $



e a definição de la velocidade angular média ($\bar{\omega}$) é

$ \bar{\omega} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta\theta }{ \Delta t }$



então,

$v=\displaystyle\frac{\Delta s}{\Delta t}=r\displaystyle\frac{\Delta\theta}{\Delta t}=r\omega$



Como a relação é geral, pode ser aplicada para valores instantâneos, resultando em

$ v = r \omega $

ID:(3233, 0)



Velocidade x do corpo em rotação

Equação

>Top, >Modelo


Uma vez que o vórtice rotaciona a ($$) e está localizado a uma distância do objeto ao centro do vórtice ($r$) do seu centro, o objeto se move a uma velocidade tangencial do drifter ($v_t$):



Se um corpo está em um ângulo do objeto no vórtice ($\theta_w$) e a velocidade na direção $x$ é La velocidade x do centro do vórtice ($U$), então ($$) é:

$ u = U - r \omega \sin \theta_w $

$\theta_w$
Ângulo do objeto no vórtice
$rad$
8516
$r$
Distância do objeto ao centro do vórtice
$m$
8519
$U$
Velocidade x do centro do vórtice
$m/s$
8510

ID:(11493, 0)



Velocidade y do corpo em rotação

Equação

>Top, >Modelo


Dado que o vórtice gira a ($$) e está localizado a uma distância do objeto ao centro do vórtice ($r$) do seu centro, o objeto se desloca a uma velocidade tangencial do drifter ($v_t$):



Se um corpo está em um ângulo do objeto no vórtice ($\theta_w$) e a velocidade na direção $y$ é La velocidade y do centro do vórtice ($V$), então ($$) é:

$ v = V + r \omega \cos \theta_w $

$\theta_w$
Ângulo do objeto no vórtice
$rad$
8516
$r$
Distância do objeto ao centro do vórtice
$m$
8519
$V$
Velocidade y do centro do vórtice
$m/s$
8511

ID:(11494, 0)