Cunami

Potek dela

Naša naloga je bila izdelava simulatorja cunamija, ter določitev odvisnost njegovih parametrov od začetnih pogojev.

Ker smo začeli z ničle, smo se morali marsičesa sami domisliti... Naš prvi problem je bila izbira primernega okolja za naš eksperiment. Precej hitro smo se poenotili, ter skonstruirali načrt za akvarij iz pleksi stekla približnih dimenzij 2m x 0.3m x 0.3m, z dodanim »absorberjem valov« - privzdignjenim krajšim delom akvarija, ki je služil preprečevanju iztoka tekočin, in navojem ki je služil namestitvi iztočne pipe.

Prvi teden:
Ker je bil akvarij še v izdelavi, smo nekaj časa namenili analizi fenomena in eksperimentaciji. Proučevali smo pojav v splošnem – dejstva, spletne simulacije, posnetki udara cunamija, spoznali smo tudi način generacije valov z večjimi simulatorji. Izrezali smo nekaj lesenih blokov, ki so ustrezali dimenzijam akvarija.

Slika 1: rezanje plošč, ki so služile za ustvarjanje valov

Nato smo pa prišli na idejo vertikalnega nasprotismernega premikanja dveh večjih plošč – posnemanje narave, vendar je bila ideja sila neučinkovita in nepraktična za izvedbo, zato smo dalje poizkušali z enakomernim dvigovanjem in spuščanjem plošč, kjer so valovi sicer nastali vendar so bili prešibki za simulacijo cunamija. Za analizo posnetkov smo imeli na voljo fotoaparat z možnostjo zelo gostega zajemanja slik pri snemanju, katerega smo se med delom naučili uporabljati.

Drugi teden:
Akvarij smo v drugem tednu uspešno prejeli, vendar pa še vedno ni šlo povsem brez zapletov... V naš načrt so bile vključene plastične plošče različnih dolžin, ker pa so bile plošče žrtve konstrukcijske napake, so bile deležne dodatne mehanske obdelave. Po prejetju akvarija smo na enem koncu naredili na 3 različnih višinah označbe, na katere smo pozneje z vročim silikonskim lepilom prilepili žlebove, kateri so služili za oporo »obale«-poševna in »kopnega«-ravna plošča.

Slika 2: žlebovi na različnih višinah

Pričeli smo s prvim preizkusom z vodo, in ugotovili da je bilo potiskanje vode do tedaj najboljši način generacije valov. Med tem smo pa tudi opazili da ima »obala«-poševna plošča pri večjih amplitudah težave z upiranjem odbitih valov, zato smo se jo odločili najprej obtežiti z kovinskimi valji, vendar smo se nato poslužili bolj učinkovite metode - fiksiranja z dvema palicama privitima na ogrodje akvarija.

Slika 3: fiksiranje obale z letvicami

Metoda se je izkazala za precej uspešno, prav tako pa smo kmalu po zapazitvi korelacije med intenziteto masnega pretoka in silo udarca/amplitudo po krajšem premisleku odkrili najbolj učinkovito metodo generacije – zajemanje vode v smeri od obale proti nasprotni smeri akvarija in intenzivni sprostitvi nabrane vode. Preizkuse smo izvedli na različnih višinah kopnega, ter pri različnih naklonih in dolžinah obale.

Tretji teden:
Na snemanih območjih akvarija smo načrtali skali, ki sta nam služili v oporo pri meritvah. Prvo snemalno mesto je bilo področje od začetka dvigovanja obale, pa do stika obala-kopno. Drugo zajemalno mesto je snemalo naključen sredinski del akvarija, kjer smo iz posnetkov določili hitrost in amplitudo valov na »odprtem morju«. Z malo iznajdljivosti smo iznašli dokaj konsistenten način generacije valov: s ploščo smo od obale vodo zajeli proti oznaki, katera razdaljo od roba akvarija smo izmerili, nato smo lahko zaradi slabega tesnenja plošč počakali da se je nivo vode znižal do začrtane višine, na kateri smo dvignili loputo in s tem omogočili pretvorbo potencialne energije vode v kinetično, kar je imelo za rezultat merljivi val.

Slika 4: zajemnje vode za za ustvarjanje cunamija

Z meritvami smo pričeli na prvem žlebu po višini, nato smo menjali parametre- najprej volumen zajete vode, nato naklon/dolžina obale. Nato smo ob podobnih pogojih menjali še višine na katerih sta bila kopno in obala postavljena. Pri vsakem eksperimentu smo zaradi lažjega ločevanja in preglednosti posnetkov uporabili alkoholni marker, s katerim smo označili zaporedne številke meritev. prav tako pa smo na steno akvarija začrtali merilo, ki nam je kasneje pomagalo za lažjo določitev parametrov posameznih valov.

Slika 5: začrtano merilo

Hitrejši fotoaparat je snemal področje obale- da bi z večjo občutljvostjo razbrali spremembe v hitro spreminjajoči se hitrosti in amplitudi. Počasnejši pa je imel za cilj bolj začetne pogoje in je služil bolj kot opora.

Video 1: potovanje cunamija na "odprtem morju" (prvo zajemalno mesto kamere)

Video 2: Ko cunami doseže "obalo" (drugo zajemalno mesto kamere)

Vse stvari smo delali v zastonjskem programu V1 home 2.0, ki uporabniku omogoča, da si ogleduje video po sličicah, si zraven na ekran riše črte kot pomoč pri odčitavanju in hkrati vidi čas vsake sličice na milisekundo natančno.

Slika 6: primer meritve 1

Hitrost smo izmerili tako, da smo zabeležili lego in čas vrha vala v dveh čim bolj oddaljenih točkah. Kot referenca za merjenje dolžine so nam služile črte na akvariju, program pa nam je sproti prikazoval čas pretečen od začetka posnetka za vsako sličico v milisekundah. Višino vala smo ocenili glede na vodoravne referenčne črte.

Slika 7: primer meritve 2