хвилі води
Зазвичай водні хвилі (поперечне і поздовжнє руху) можна розглянути в реальному житті.
завдання навчання
- Охарактеризувати переміщення частинок у водних хвилях.
Основні пункти
- Частинки в водних хвилях переміщаються по колу.
- Якщо хвилі переміщаються повільніше розташованого над ними вітру, то енергія передається від вітру до хвиль.
- На поверхні коливання набирають максимальну силу і втрачають її в міру занурення.
- Фазова швидкість - темп поширення чистої синусоїдальної хвилі нескінченної протяжності і крихітної амплітуди.
- Групова швидкість - темп поширення обвідної модульований хвилі. Її розглядають як швидкості передачі інформації або енергії.
- Плоска хвиля - хвильові фотони виступають нескінченними паралельними площинами постійної амплітуди від піку до піку, розташованих перпендикулярно вектору фазовоїшвидкості.
Найпростіше відправитися до моря, озера або навіть зайти у ванну. Просто подмімо в чашку з водою і помітите, що створюєте хвилі.
Хвилі води представляють багату площа для вивчення фізиками. Причому їх опис виходить далеко за рамки вступного курсу. Ми часто спостерігаємо за хвилями в 2D, але тут обговоримо 1D.
Поверхневі хвилі у воді
Унікальність цих явищ полягає в тому, що їм вдається включати в себе поперечне і поздовжнє руху. Через це частинки роблять кругові рухи (за годинниковою стрілкою). Максимально високим осциляторний переміщення виступає на поверхні і слабшає з поглибленням.
Хвилі генеруються вітром, який проходить по морській поверхні. Якщо швидкість поширення хвиль поступається вітрі, то енергія переноситься від вітру до хвиль.
Якщо ми стикаємося з монохроматичними лінійними плоскими хвилями на глибині, то частинки біля поверхні переміщаються по колу, формуючи поздовжнє (назад і вперед) і поперечне (вгору і вниз) хвильові руху. Коли хвильовий поширення відбувається на мілководді, траєкторії частинок стискаються в еліпси. Чим вище амплітуда, тим слабкіше замкнута орбіта. Після проходження по гребенях частинки зміщуються від попередньої позиції і формують стоксово дрейф.
Перед вами хвиля, яка поширює в сторону фазовоїшвидкості
Водні хвилі транспортують енергію, тому використовують фізичний рух, щоб генерувати її. Потужність хвилі залежить від крупності, довжини і щільності води. Глибока хвиля відповідає глибині води, що перевищує половину довжини хвилі. Чим глибше хвиля, тим стрімкіше поширюється. У мілководді групова швидкість досягає фазової. Зараз вони не забезпечують стійкої форми, щоб використовувати як стабільні поновлювані джерела енергії.
Рух води змушує частинки подорожувати по круговій траєкторії (за годинниковою стрілкою). Вся справа в тому, що хвиля володіє одночасно поперечними і поздовжніми властивостями