Волны от камня в реке

[irafat]

Школьная задачка.

В реку бросили камень. Какой формы будет образованная волна: круглой или вытянутой?

Мне казалось, что круглой, так как распространение волны в воде не должно зависеть от скорости течения воды в реке.

Ответ в учебнике: вытянутой.

Можно ваше объяснение, почему и как вытянута волна?

[wrest]

irafat в сообщении #1369294 писал(а):

Ответ в учебнике: вытянутой.

О, а это не учебник ли Сиротюка? Прошлый раз был он: «Двое тянут динамометр с разными силами.Может такое быть?»

[DimaM]

Зависит от распределения скорости в поверхностном слое.
Если скорость везде одинаковая, будет круг. Иначе как-то исказится.

[wrest]

DimaM в сообщении #1369298 писал(а):

Если скорость везде одинаковая, будет круг. Иначе как-то исказится.

Насколько она должна быть неодинаковая, чтобы глазом было видно?

Я так думаю, что такая река, при бросании камня в которую хорошо видно волны от него, это спокойная (ламинарная) река со средней скоростью течения 1-5 км/ч.

Далее, если представить опыт на практике.

Ну, допустим средний школьник 9-го класса (задача-то для них) могёт забросить камень метров на 30, значит о форме волн он сможет судить пока волна не пройдет эти 30 метров до берега. Мне кажется что скорость волн порядка 5-10 км/ч, так что волна достигнет берега за 10-20 секунд. И вот за это время форма должна поменяться так чтобы глазом было видно что она не круглая, а какая-то другая. Как-то не представляется...

Ну хорошо, допустим имеется в виду то, что скорость волн зависит от глубины. Так и тут, кмк, эффект не уловишь...

[irafat]

wrest в сообщении #1369297 писал(а):

irafat в сообщении #1369294 писал(а):

Ответ в учебнике: вытянутой.

О, а это не учебник ли Сиротюка? Прошлый раз был он: «Двое тянут динамометр с разными силами.Может такое быть?»

Да, именно он.
Родственница живет на Украине и иногда спрашивает о задачах.
И ставит в тупик.
А мне надо доходчиво объяснить, и, желательно, очень подробно.

[Munin]

Задача на принцип Гюйгенса (если воспринимать её серьёзно). Вблизи от камня - форма волны будет повторять форму камня. Вдали от камня - она будет огибающей множества окружностей, проведённых вокруг точек границы камня. Окружности - поскольку скорость волны по воде $=\mathrm{const}.$ На расстояниях, больших по сравнению с размерами камня, форма будет мало отличаться от окружности.

Нешкольные уточнения: течение воды с разной скоростью (как у берега реки), переменная глубина воды (как у берега реки) могут повлиять на скорость волны, и как следствие, на картину. Как именно - условий недостаточно. Кроме того, скорость волны на воде различается для разных длин волн, что может ещё сильнее исказить наблюдаемую картину.

[wrest]

irafat в сообщении #1369303 писал(а):

Да, именно он.
Родственница живет на Украине и иногда спрашивает о задачах.
И ставит в тупик.

А ответ в учебнике точно "вытянутой", вы проверяли?

[Munin]

irafat в сообщении #1369303 писал(а):

Да, именно он.
Родственница живет на Украине и иногда спрашивает о задачах.
И ставит в тупик.

Посоветуйте взять учебник (и задачник) советских времён.

[irafat]

wrest в сообщении #1369310 писал(а):

irafat в сообщении #1369303 писал(а):

Да, именно он.
Родственница живет на Украине и иногда спрашивает о задачах.
И ставит в тупик.

А ответ в учебнике точно "вытянутой", вы проверяли?

И не раз.

[Munin]

Ещё вариант: в сети можно найти много фотографий и видео волн от камня в реке. "Вытянутыми" их можно назвать только в смысле взгляда сбоку.

[irafat]

Это была задача 138.
Теперь следующая задача (и опыт!)
140. Выполните такие опыты: бросьте как можно более вертикально камень в стоячую воду. Вы, очевидно, будете наблюдать образование волн, распространяющихся концентрическими кольцами. А что произойдет, если этот же камень бросить в реку с быстрым течением?

Ответа к этой задаче нет.

Ваше мнение: что произойдет?

-- 17.01.2019, 15:28 --

Munin в сообщении #1369311 писал(а):

irafat в сообщении #1369303 писал(а):

Да, именно он.
Родственница живет на Украине и иногда спрашивает о задачах.
И ставит в тупик.

Посоветуйте взять учебник (и задачник) советских времён.

Но оценки то ставят по учебнику Сиротюка!!!

[Alex-Yu]

irafat в сообщении #1369294 писал(а):

Ответ в учебнике: вытянутой.

В печку такой учебник!

-- Чт янв 17, 2019 18:32:03 --

irafat в сообщении #1369315 писал(а):

Но оценки то ставят по учебнику Сиротюка!!!

Ну тогда, отвечая, придется нести всякий бред. Главное при этом самому понимать, что это бред. И придется делать двойную работу: для оценок заучивать всякий бред, а чтобы не стать в результате придурком --- дополнительно учиться по нормальному учебнику, самостоятельно.

[irafat]

Можете посоветовать "нормальный" учебник, в котором это было бы подробно разобрано?

[Munin]

Именно волны на воде? Вряд ли. Это вузовская тема, из-за осложнений, связанных с физикой поверхностных волн на воде. (В "Кванте" можно поискать старые статьи школьно-популярного уровня.)

А вот про принцип Гюйгенса должны рассказывать все учебники профильного уровня. Например, есть комплект
Под ред. Мякишева. Физика. Механика. 10 класс. Профильный уровень.
Мякишев, Синяков. Физика. Молекулярная физика. Термодинамика. 10 класс. Профильный уровень.
Под ред. Мякишева. Физика. Электродинамика. 10-11 классы. Профильный уровень.
Мякишев, Синяков. Физика. Колебания и волны. 11 класс. Профильный уровень.
Мякишев, Синяков. Физика. Оптика. Квантовая физика. 11 класс. Профильный уровень.

[Alex-Yu]

irafat в сообщении #1369319 писал(а):

Можете посоветовать "нормальный" учебник, в котором это было бы подробно разобрано?

Да лучше советских и не найти, пожалуй. Причем лучше не позже 70-х годов. Хотя и в 80-х по сравнению с нынешними все было нормально, но раньше все же лучше.


А разбирать тут нечего: в системе отсчета, движущейся вместе с водой, вода покоится. В этой системе все направления равноправны, тогда окружность без вариантов. И вообще, взять камень и кинуть в реку. Видно, что окружность (ее, правда, сносит, но все равно окружность). Я видел

В принципе, конечно, окружность может деформироваться если течение не везде одинаково. Но реально такого не наблюдается обычно. Все же неравенство скорости течения в разных местах (неоднородность) обычно небольшое, им можно пренебречь.