Responda aos itens abaixo:
Vimos que o movimento inercial é dado pelas equações
cuja solução corresponde às correntes inerciais e é dada por:
a) Como são geradas as correntes inerciais? (1.0 pt)
b) Qual a trajetória de uma parcela de fluido sujeita a este movimento no oceano e como ela difere da trajetória prevista pela teoria acima ? (1.0 pt)
Vimos que o movimento inercial é dado pelas equações
b) Qual a trajetória de uma parcela de fluido sujeita a este movimento no oceano e como ela difere da trajetória prevista pela teoria acima ? (1.0 pt)
Passo 1
O enunciado apresenta o movimento inercial descrito pelas equações
cuja solução é
O conteúdo é dinâmica de fluidos geofísicos, especificamente o efeito de Coriolis em águas oceânicas. Precisamos explicar (a) a origem dessas correntes inerciais e (b) a forma da trajetória real de uma parcela de fluido em comparação com o círculo inercial ideal.
Passo 2
Para responder (a), lembre que as correntes inerciais surgem quando uma camada de água recebe um impulso súbito (por exemplo, um pulso de vento forte ou uma perturbação de maré) e fica livre de gradientes de pressão horizontais. Após esse impulso, a única força relevante é a força de Coriolis, que desvia continuamente o movimento. Esse desvio circular gera oscilações inerciais.
Passo 3
Para responder (b), a teoria ideal prevê que uma partícula de água descreva um círculo perfeito de raio
onde
é a velocidade inicial e
é o parâmetro de Coriolis. Na realidade oceânica, há atrito (viscosidade), estratificação e gradientes de pressão residuais. Esses efeitos dissipam energia e introduzem defasagens de fase com a profundidade, transformando o círculo ideal numa espiral inercial decrescente (espiral de Ekman) e numa trajetória que não fecha exatamente o círculo. Além disso, variações de
(efeito beta) e interações com correntes de larga escala deformam ainda mais o percurso.
Resposta
a) As correntes inerciais são geradas por um impulso rápido (tipicamente vento forte ou perturbação de maré) que acelera a água sem criar um gradiente de pressão horizontal significativo; a seguir, a força de Coriolis provoca o desvio circular do movimento.
b) Na teoria ideal, a partícula descreve um círculo perfeito de raio . No oceano real, o atrito, a estratificação e os gradientes de pressão deformam esse círculo em uma espiral inercial decrescente (espiral de Ekman) e impedem que a trajetória seja um círculo fechado.
b) Na teoria ideal, a partícula descreve um círculo perfeito de raio