皮球在浪里能漂多遠(yuǎn)

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波形前進(jìn),皮球只是
做了一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)。 |
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如果把一個(gè)皮球扔到波動(dòng)的海里,皮球能跟隨波浪漂多遠(yuǎn)?你能回答這個(gè)問(wèn)題嗎?在這里,我們還得想一想田野里的麥浪。麥田里,盡管麥浪翻滾,可是麥子還是牢固地扎根在泥土里,麥穗還是牢牢地生長(zhǎng)在麥桿上。在發(fā)生麥浪的時(shí)候,麥穗只是在本身的位置附近搖擺,所有搖擺的麥穗合起來(lái)。就構(gòu)成了波動(dòng)的形狀。
這種現(xiàn)象并不只限于麥浪。你可以拿一條長(zhǎng)繩子來(lái)。一端固定在墻上,一端握在手里用手腕輕輕抖-抖,就會(huì)有一個(gè)波順著繩子向前運(yùn)動(dòng)。這個(gè)波引起了整條長(zhǎng)繩的運(yùn)動(dòng),但是,繩子本身并沒(méi)有向前移動(dòng)。
現(xiàn)在再回到海里的皮球。如果注意觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn),皮球在水中只隨著波浪上下顛簸和左右搖擺(見(jiàn)圖0125.4.1)。當(dāng)波峰傳過(guò)來(lái)的時(shí)候,皮球被向上舉起來(lái),還隨著波浪向前移動(dòng)了一點(diǎn)距離;在波谷到來(lái)時(shí),皮球被拋下來(lái),還向后回到了原來(lái)的位置。這樣的結(jié)果,-個(gè)波傳過(guò)去了,也就是說(shuō)波形向前移動(dòng)了,而皮球還在原地沒(méi)有前進(jìn),只是隨著波動(dòng)做了一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)。
海水是由無(wú)數(shù)個(gè)非常小的水滴組成的,通常把這些小水滴叫做水質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)海面上沒(méi)有風(fēng)時(shí),表面的水質(zhì)點(diǎn)保持平靜狀態(tài),一旦海面上有了風(fēng),各個(gè)水質(zhì)點(diǎn)就被吹離了原來(lái)的平衡位置,在風(fēng)和重力的作用下,近似地做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的中心是原來(lái)的平衡位置。無(wú)數(shù)個(gè)水質(zhì)點(diǎn)按先后次序依次做這樣的圓周運(yùn)動(dòng),就形成了向前傳播的海浪。這里要強(qiáng)調(diào)的是,海浪的傳播只是波動(dòng)形狀的傳播,水質(zhì)點(diǎn)本身并不向前移動(dòng),而是在平衡位置的周圍做圓周運(yùn)動(dòng)。
海水的水質(zhì)點(diǎn)是緊密連在一起的,海面出現(xiàn)波動(dòng)的時(shí)候,必然帶動(dòng)它下面的水質(zhì)點(diǎn),一個(gè)一個(gè)往下傳。在波峰傳過(guò)來(lái)時(shí),海面的水質(zhì)點(diǎn)被拾起來(lái),海面以下的水質(zhì)點(diǎn)也跟著被抬起來(lái);在波谷傳過(guò)來(lái)時(shí),海面的水質(zhì)點(diǎn)被拋下去,下層的水質(zhì)點(diǎn)也相應(yīng)地向下運(yùn)動(dòng)。所以在海面發(fā)生波動(dòng)時(shí),海面以下的水層也隨著出現(xiàn)類似的波動(dòng)現(xiàn)象。不過(guò),海面以下的波動(dòng)要比表面的波動(dòng)小,這是因?yàn)殡S著深度的增加,波動(dòng)受到的阻力和摩擦力加大,能量降低,水質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也隨之減小,波高也就變小,到了一定的深度,海浪就沒(méi)有"力氣"了,變得愈來(lái)愈微弱,最后完全消失。據(jù)計(jì)算,在離海面一個(gè)波長(zhǎng)的深度上,波浪只有海面波高的l/500。比如說(shuō),海面上的波高為8米,波長(zhǎng)為150米,那么在150米深的地方,波高只有0.016米了。我們知道,大洋的水深都超過(guò)l000米,所以,盡管海面上會(huì)出現(xiàn)驚濤駭浪,但在大洋的深處,仍然是一個(gè)平靜的世界。
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