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水波是什么波?

(2008-07-03 00:22:00)
标签:

教育

分类: 专题探讨

         水波它看起来更像横波(波峰,波谷),同时有具有纵波特性(疏密相间),实际上它是纵、横振动合成为椭圆运动的混合波。水波不是单纯的纵波或横波,而是二者的某种综合——球面波!这可以通过放在水中的浮子来观察。浮子不是上下动或左右动,而是画椭圆。

         水波可分为深水波和浅水波,波长少於水深十倍的称为深水波. 日常所见的大部分都是深水波. 若水波的波长比水深大十倍,它们便称为浅水波.

         横波或称S波,传播方式和水波相似。它所通过的物质的质点振动方向和波的传播方向垂直,其水平分量能引起地面水平晃动(摇晃)。

        水波很容易被认为是一种横波,实际上并非如此。在平衡的情况下,水的表面是水平的。水面发生扰动时,要使水面恢复水平的回复力有两个,一个是重力,另一个是表面张力。

         水波中,对水面质点提供的回复力在波长很小时,表面张力的作用是主要的,这种波叫表面张力波。对于波长很长的波,表面张力的作用可以忽略,波动主要是重力作用的结果,这种波叫重力波。

         由于水的不可压缩性,波峰中的水必然是从附近的波谷中流来的。因此,水波中每个质点的运动都是由纵向运动和横向运动合成。

                                                                                          海  
     大自然中最使人恐惧的水波是震波 (或称海啸),它们是由地震或火山活动所形成的巨形水波,其波长非常长. 一九九四年十一月十五日民多罗的地震波便被网站列为三级,这水波至少有六米高. 在此事件中,至少有四十一人被溺死,一千五百三十所房屋遭损毁. 这水波的周期能被准确地量度 (约二十分钟),由此,我们便可估计它在太平洋中的波长.(如何请详述.) 太平洋的平均水深约四公里, 那麼这地震波的波速便高达每小时七百一十公里,而它的波长则约二百四十公里了. 虽然它们在浅水的地方运行得比较慢,但沿岸的城市仍难以逃离它们的威胁.
                                                              

                                                                                      太空中的水波 
       水波是由重力所驱动的,因此你可能会猜度出在月球上产生的水波运行比较慢,你甚至能明白到因为在太空船上没有重力,所以在太空船上产生的水波会有奇怪的表现. 其实在太空船上,我们会发现许多意想不到的现象. 
      (1) 在围绕地球运行的太空站裏,重力完全地被抵消了,因此表面张力对於水在太空站裏的形状有著决定性的影响. 例如水在太空裏会形成不同体积的圆球体,而容器裏的水会有一个向内或向外的弯面,弯面向内或向外则视乎容器的表面张力而定.
       (2) 在这些水面上可形成由表面张力驱使的表面水波. 虽然你可能对表面张力没有认识,但你应可想像出这些水波有著跟普通水波不同的波速

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