Impulswelle
Physik
Definition
Impulswellen werden meist über die Art ihrer Entstehung definiert, nämlich als Ergebnis von Massenbewegungen[1] (daher[12] auch die etwas unglückliche Bezeichnung Impuls[13]), etwa bei Tsunamis[1] Hangrutschungen[2], auch in Restlöchern von Tagebauen[3], Felststürzen[5], Schneelawinen[7], kalbenden Gletschern[7] oder auch den Einschlägen von Meteoriten[7][8]. Die Impulswellen zählen zu den Schwerewellen[8]. Frühe experimentelle und mathematische Betrachtungen gehen bis mindestens ins Jahr 1837 zurück.[10] Impulswellen werden oft modelliert als eine Welle mit nur einem einzigen Wellenberg und ohne Wellental.[11] Man spricht dann auch von einer Solitärwelle ↗
Fußnoten
- [1] "Impulswellen sind Schwerewellen, die sich über eine freie Wasseroberfläche hinweg ausbreiten. Sie werden von dynamischen Massenbewegungen über oder unter der Wasseroberfläche verursacht. Die primären Ursachen für die Entstehung von Impulswellen sind bewegte Gesteinsmassen bei Bergrutschen und Felsstürzen sowie Schneelawinen und Gletscherkalbungen, die schlagartig in einen ruhenden Wasserkörper eintauchen. Auf den Ozeanen sind zerstörerische Gravitationswellen, welche durch impulsartige Vorgänge erzeugt werden, als Tsunami […] bekannt." In: Andreas Zweifel: Impulswellen: Effekte der Rutschdichte und der Wassertiefe. Doktorarbeit an der ETH Zürich aus dem Jahr 2004. 224 Seiten. ISBN: 978-3640588916. Dort im Kapitel 1.1 direkt in der Einführung.
- [2] "An steilen und instabilen Ufern von Seen und Staudämmen können - wie in der Vergangenheit wiederholt beobachtet - durch das Hineinstürzen von Eis; Gesteins- oder Geröllmassen sowie durch Gleitrutschungen im Uferbereich Wasserwellen (Impulswellen) erzeugt werden […]" In: Helmut Martin: Konzeption zur Beschreibung von Impulswellen, die durch Gleitrutschungen ausgelöst werden. In: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik (Hg.): Wellen. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen 9. 1996. S. 23-54. Der Artikel bietet unter anderem einen historischen Abriss der Mathematik von Impulswellen. Anwendungen beziehen sich unter anderem auf Hangrutschungen in den Alpen sowie in den Restlöchern von Tagebauen.
- [3] R. L. Miller, R. V. White, R. V.: A Single-Impulse System for Generating Solitary, Undulating Surge, and Gravity Shock Waves in the laboratory. In: Fluid Dynamics and Sediment Transport Laboratory Report NO. 5, Dept. ofGeophysical Sciense, University of Chicago, June, 1966.
- [4] S. W. Kamphuis, R. J. Bowering: Impulse waves generated by landslides. In: Proc. 12th Coastel Engineering Conference, ASCE, 1972.
- [5] A. Huber: Impulse Waves in Swiss Lakes as a Result of Rock Abalanches and Bank Slides. In: ICOLD, 14. Congrds des Grands Barrages, Rio de Janeiro, 1982, Q. 54, R. 29.
- [6] D. Müller: Physical Modelling and Field Measurements of Impulse Waves. In: Proc. Int, Symp. Wave -Physical and Numerical Modelling, Univ. of Brit. Columbia, Vancouver, Canada 21.8. -24.8. 1994.
- [7] Zur Definition: "Large water waves in oceans, bays, lakes, or reservoirs may be generated by landslides, rock falls, shore instabilities, snow avalanches, glacier calvings, or meteorite impacts. These socalled impulse waves […]" In: Valentin Heller: Landslide generated impulse waves: Prediction of near field characteristics. Mitteilungen 204, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW), H.-E. Minor, Hrsg. ETH Zürich.
- [8] Impulswellen sind Schwerewellen: "Impulse waves include tsunamis generated in lakes or reservoirs and they belong to the
- [9] Durch herabstürzende Objekte erzeugte Wellen bezeichnet man auch als Impaktwelle[n] ↗
- [10] J. S. Russell: Report of the committee on waves. Report of the 7th Meeting of the British Association for the Advancement of Science Liverpool 7:417-496. Murray, London. 1837: erste mathematische Beschreibung experimentell erzeugter Impulswellen.
- [11] Impulswellen als Solitärwellen: "Solitärwellen werden als Wellenzüge umschrieben, die bloss aus einem einzigen Wellenkamm bestehen […] Die Theorie der Solitärwellen setzt eine für den bewegten Beobachter beständige Wellenform voraus, welche jedoch in Modellversuchen schwierig nachzubilden ist. Zudem haben die klassischen Solitärwellen theoretisch unendliche Wellenlängen L und Wellenperioden T (Sander und Hutter, 1991). Der optisch erfassbare und somit hauptsächliche Anteil des Massentransports erfolgt bei einer Solitärwelle gänzlich oberhalb des Ruhewasserspiegels, weshalb das verdrängte Wasser als blosser Wellenkamm erscheint." In: Andreas Zweifel: Impulswellen: Effekte der Rutschdichte und der Wassertiefe. Doktorarbeit an der ETH Zürich aus dem Jahr 2004. 224 Seiten. ISBN: 978-3640588916. Betrachtet werden vor allem Wellen in begrenzten Gewässern wie Seen, die durch Hangrutschungen entstanden sind.
- [12] Zum Wort Impuls als Teil des Namens: "Waves induced by large masses moving into water are referred to as impulse waves. Given the typically large momen:um exerted by such masses, i.e. thr product of mass times velocity, the resulting phenomena produce often shallow waves." Sowie: "Waves generated in water bodies due to niomentum release involve three features: Wave generation due to mass impulse on water, Wave propagation over the water surface, and Wave impact on water boiindaries, such as shores or man-made structures, including possible overtopping." In: D. L. Vischer, W. H. Hager: Dam hydraulics. John Wiley & Sons: Chichester, New York. 1998. Dort die Seite 57.
- [13] Die Bezeichnung der in der Literatur der Fluiddynamik als Impuslwellen betrachteten Wellen passt insofern, als die betrachteten Wellen durch den Übertrag eines großen Impulses großer Massen entstanden sind: Hangrutschungen, Tsunamis (Erdplattenbewegung) oder Impaktwellen von Meteoriten. Irreführend ist die Bezeichnung aber insofern, dass bei der Entstehung aller mechanischen Wellen ein Impuls auf die schwingenden Teilchen, die Oszillatoren übertragen werden muss. So muss zum Beispiel auch bei einer Schallwelle ein Impuls auf die schwingenden Luftteilchen übertragen werden. Gleichwohl zählt man in der Fluiddynamik die Schallwellen nicht zu den Impulswellen.