07.12.2019 23:11
for all
10036 views
    
rating 5 | 23 usr.
 © Поліанна М

Механізм утворення хвиль на поверхні води

Механізм утворення хвиль на поверхні води

Хвилі виникають з різних причин: через вітер, проходження судна, падіння в воду будь-якого предмета, тяжіння Місяця, землетрусу, виверження підводного вулкана або зсуву. Але якщо від проходження судна або падіння предмета вони викликаються витісненням рідини, тяжіння Місяця і Сонця сприяє появі приливних хвиль, а землетрус може викликати цунамі, з вітром складніше.

Тут справа в русі повітря – в ньому існують безладні вихори, маленькі – біля поверхні і великі – далеко. При проходженні їх над водоймою тиск зменшується і на його поверхні утворюється опуклість. Вітер починає тиснути сильніше на її навітряний схил, що призводить до різниці тисків, а через неї рух повітря починає «закочувати» енергію в хвилю. При цьому швидкість хвилі пропорційна її довжині, тобто чим більше довжина, тим більше швидкість. Висота хвилі і її довжина пов`язані між собою. Тому, коли вітер розганяє хвилю, швидкість її збільшується, отже, збільшується довжина і висота. Правда, чим ближче швидкість хвилі до швидкості вітру, тим менше енергії може вітер віддати хвилі. Якщо ж їх швидкості рівні, вітер зовсім не передає хвилі енергію.

Тепер розберемося, як взагалі утворюються хвилі. За їх формування відповідають два фізичні механізми: сила тяжіння і сила поверхневого натягу. Коли частина води піднімається, сила тяжіння намагається повернути її назад, а коли опускається, витісняє сусідні частинки, які теж намагаються повернутися назад. Силі поверхневого натягу все одно, в який бік прогнута поверхню рідини, вона діє в будь-якому випадку. В результаті частинки води коливаються подібно до маятника. Від них зароджуються коливання в сусідніх ділянках, і виникає поверхнева хвиля, що біжить.

Енергія хвиль добре передається тільки в тому напрямі, в якому частинки можуть вільно переміщатися. На поверхні це робити простіше, ніж на глибині. Все тому, що повітря не створює ніяких обмежень, в той час як на глибині частинки води знаходяться в досить обмежених умовах. Причина – простір погано стискається. Через це хвилі можуть переміщатися на великі відстані по поверхні, але дуже швидко згасають в глибині.

Важливо, що під час руху хвилі частинки рідини майже не рухаються. На великій глибині траєкторія їх руху має форму кола, на малій – витягнутого горизонтального еліпса. Завдяки цьому кораблі в гавані, птиці або шматочки дерева гойдаються на хвилях, практично не переміщаючись по поверхні.

Особливий вид поверхневих хвиль складають так звані хвилі-вбивці – гігантські поодинокі хвилі. Чому вони виникають, так до сих пір і невідомо. Вони рідко зустрічаються в природі і їх не можливо змоделювати в лабораторних умовах. Проте більшість учених вважає, що хвилі-вбивці утворюються через різке зменшення тиску над поверхнею моря або океану. Але більш ретельне їх вивчення попереду.


PlayМеханізм утворення хвиль на поверхні води


Запрошуємо школярів підписатися на канал youtube "Готові Домашні Завдання (ГДЗ): Фізика":

Перейти до ГДЗ на YouTube


Обговорення

Візьміть участь в обговоренні

  • Поскаржитись