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。 |
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如果把一個(gè)皮球扔到波動的海里,皮球能跟隨波浪漂多遠(yuǎn)?你能回答這個(gè)問題嗎?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。就構(gòu)成了波動的形狀。
這種現(xiàn)象并不只限于麥浪。你可以拿一條長繩子來。一端固定在墻上,一端握在手里用手腕輕輕抖-抖,就會有一個(gè)波順著繩子向前運(yùn)動。這個(gè)波引起了整條長繩的運(yùn)動,但是,繩子本身并沒有向前移動。
現(xiàn)在再回到海里的皮球。如果注意觀察就會發(fā)現(xiàn),皮球在水中只隨著波浪上下顛簸和左右搖擺(見圖0125.4.1)。當(dāng)波峰傳過來的時(shí)候,皮球被向上舉起來,還隨著波浪向前移動了一點(diǎn)距離;在波谷到來時(shí),皮球被拋下來,還向后回到了原來的位置。這樣的結(jié)果,-個(gè)波傳過去了,也就是說波形向前移動了,而皮球還在原地沒有前進(jìn),只是隨著波動做了一個(gè)圓周運(yùn)動。
海水是由無數(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)就被吹離了原來的平衡位置,在風(fēng)和重力的作用下,近似地做圓周運(yùn)動,運(yùn)動的中心是原來的平衡位置。無數(shù)個(gè)水質(zhì)點(diǎn)按先后次序依次做這樣的圓周運(yùn)動,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形狀的傳播,水質(zhì)點(diǎn)本身并不向前移動,而是在平衡位置的周圍做圓周運(yùn)動。
海水的水質(zhì)點(diǎn)是緊密連在一起的,海面出現(xiàn)波動的時(shí)候,必然帶動它下面的水質(zhì)點(diǎn),一個(gè)一個(gè)往下傳。在波峰傳過來時(shí),海面的水質(zhì)點(diǎn)被拾起來,海面以下的水質(zhì)點(diǎn)也跟著被抬起來;在波谷傳過來時(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。所以在海面發(fā)生波動時(shí),海面以下的水層也隨著出現(xiàn)類似的波動現(xiàn)象。不過,海面以下的波動要比表面的波動小,這是因?yàn)殡S著深度的增加,波動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,海浪就沒有"力氣"了,變得愈來愈微弱,最后完全消失。據(jù)計(jì)算,在離海面一個(gè)波長的深度上,波浪只有海面波高的l/500。比如說,海面上的波高為8米,波長為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l000米,所以,盡管海面上會出現(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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