2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 11  След.
 
 Волны на воде
Сообщение05.02.2012, 10:42 
Заблокирован


30/07/09

2208
Со школьных времён мне вспоминается такое представление о распространении волн на воде. Несмотря на кажущееся перемещение воды в сторону движения волн, движения воды в данном направлении нет. Так нас учили в школе, так было написано в школьных учебниках. Нам говорили, что имеет место просто колебательное движение воды вверх и вниз. Для иллюстрации этого советовали понаблюдать за движением плавающей щепки, она просто колеблется и никуда не перемещается.
Может быть, эти представления устарели? Я, например, не совсем согласен. А что думает народ?

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение05.02.2012, 10:57 
Аватара пользователя


21/11/11
185
То, что средний поток в направлении распространения волны отсутствует, в определённом приближении верно.

Но на самом деле там колебания не строго вверх-вниз, а по сложной кривой. Подробнее см., например, статью в Википедии. В ЛЛ соответствующий параграф тоже есть, но ЛЛ у меня под рукой нет.

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение05.02.2012, 11:13 
Заблокирован


30/07/09

2208
Ilia_ в сообщении #535385 писал(а):
То, что средний поток в направлении распространения волны отсутствует в определённом приближении верно.
Почему тогда действие цунами приводит к перемещению массы воды на берег, а не к оттоку воды от берега? Обыкновенный прибой тоже несёт часть воды к берегу, которая периодически набегает на берег, а затем стекает обратно. Наверное некоторое количество воды обладает всё-таки количеством движения направленным к берегу?

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение05.02.2012, 11:26 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
anik в сообщении #535380 писал(а):
Может быть, эти представления устарели?

А может, представления о шарообразности Земли устарели? Или таблица умножения? А то ей больше двух тысяч лет...

Ilia_ в сообщении #535385 писал(а):
То, что средний поток в направлении распространения волны отсутствует, в определённом приближении верно.

Есть волны в тот момент, когда их создаёт ветер, и в тот момент, когда ветра уже нет (или утих, или волна ушла в другое место). Надо различать по крайней мере эти две ситуации. Про всякую глубокую-мелкую-неоднородную воду уже и не говорю.

(Оффтоп)

Ilia_ в сообщении #535385 писал(а):
ЛЛ у меня под рукой нет.

Как же так? Надо скачать весь десятитомник про запас и на рабочий, и на домашний винчестер! :-)


anik в сообщении #535387 писал(а):
Обыкновенный прибой тоже несёт часть воды к берегу, которая периодически набегает на берег, а затем стекает обратно.

Вы не замечаете, что вот этот описанный вами периодический процесс как раз и означает, что в среднем потока воды нет?

anik в сообщении #535387 писал(а):
Наверное некоторое количество воды обладает всё-таки количеством движения направленным к берегу?

Перенос воды и перенос импульса - вещи разные, и второе может быть при полном отсутствии первого.

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение05.02.2012, 11:37 
Заблокирован


30/07/09

2208
Munin в сообщении #535391 писал(а):
Перенос воды и перенос импульса - вещи разные, и второе может быть при полном отсутствии первого.
Может быть, а может и не быть.
Представьте себе такую ситуацию: на берегу океана стоит корыто, из которого вода откачивается некоторым насосом. Когда волнения нет, вода в корыто не попадает и насосу нечего качать. Когда возникает прибой, то он захлёстывает воду в корыто через его край. Как вода может попасть в корыто если её движения "переноса воды" нет?

-- Вс фев 05, 2012 15:44:03 --

Munin в сообщении #535391 писал(а):
Вы не замечаете, что вот этот описанный вами периодический процесс как раз и означает, что в среднем потока воды нет?
Вся вода, выпадающая на сушу в виде дождей рано или поздно возвращается реками в океан. Так что в среднем никакого потока воды нет.

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение05.02.2012, 12:51 


27/02/09
2835
Тут еще надо иметь в виду эффект "укручивания" волн при подходе к берегу. Движение воды в волне как было скаэано не строго вертикальное, а скорее круговое, при подходе к берегу нижние слои трутся о дно и верхние слои начинают их опережать. Примерно так как вы "догоняете" внезапно выскочившего перед вашим капотом велосипедиста, бьете бампером в его колесо , при этом сам велосипедист оказывается распластанным у вас на капоте, если удар был достаточно сильным.

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение05.02.2012, 13:06 
Заблокирован


30/07/09

2208

(Оффтоп)

druggist в сообщении #535414 писал(а):
при этом сам велосипедист оказывается распластанным у вас на капоте,
А что, приходилось?
Но, это нездоровое любопытство, можете не отвечать.
druggist в сообщении #535414 писал(а):
Тут еще надо иметь в виду эффект "укручивания" волн при подходе к берегу.
По поводу этого эффекта нужно поразмышлять, чтобы понять его физическую суть.

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение05.02.2012, 13:22 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
anik в сообщении #535392 писал(а):
Вся вода, выпадающая на сушу в виде дождей рано или поздно возвращается реками в океан. Так что в среднем никакого потока воды нет.

Я надеюсь, вы не полагаете, что вода из океана возвращается на сушу прибойными волнами.

druggist в сообщении #535414 писал(а):
Тут еще надо иметь в виду эффект "укручивания" волн при подходе к берегу. Движение воды в волне как было скаэано не строго вертикальное, а скорее круговое, при подходе к берегу нижние слои трутся о дно и верхние слои начинают их опережать. Примерно так как вы "догоняете" внезапно выскочившего перед вашим капотом велосипедиста, бьете бампером в его колесо , при этом сам велосипедист оказывается распластанным у вас на капоте, если удар был достаточно сильным.

Да, именно это всё и подразумевалось - называется оно "волны на мелкой воде". Там есть нелинейность, эффект завала фронта, солитон КдФ.

anik в сообщении #535417 писал(а):
По поводу этого эффекта нужно поразмышлять, чтобы понять его физическую суть.

По поводу этого эффекта нужно почитать умные книжки, а не размышлять на пустом месте. Для детей подойдёт что-то типа "Многоликий солитон".

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение05.02.2012, 13:36 
Заблокирован


30/07/09

2208
Начать нужно, наверное, от возможного механизма возникновения цунами.
Предположим, что в результате некоторого тектонического процесса, платформа, размером 30х30 км на дне океана поднялась на высоту 1м. Поднялся на соответствующую высоту и весь столб воды над этой платформой. При этом установится по границе этого столба градиент давления воды, в результате которого вода начнет перемещаться в стороны от эпицентра, причём по всей высоте столба. Но воде некуда перемещаться в стороны, т.к. весь океан придти в движение сразу не может. Этот горб воды волной начнёт распространяться в стороны. Общее количество воды, пришедшей в движение можно прикинуть, это, примерно, один кубический километр.
Чтобы узнать сколько воды несёт с собой единица длины такой волны, нужно этот кубический километр разделить на длину окружности волны $L = 2\pi R$, где $R$ - расстояние до эпицентра.
Эта дополнительная вода перемещается как избыток над уровнем воды в спокойном состоянии, т.е. количество воды в единице длины волны, помноженной на длину волны и высоту самой волны (над уровнем спокойного моря).

-- Вс фев 05, 2012 17:43:25 --

Munin в сообщении #535422 писал(а):
Я надеюсь, вы не полагаете, что вода из океана возвращается на сушу прибойными волнами.
Правильно надеетесь.
Munin в сообщении #535422 писал(а):
Для детей подойдёт что-то типа "Многоликий солитон".
Я читал эту книгу из библиотечки "Квант", но не совсем в детском возрасте, тогда её ещё не было.

-- Вс фев 05, 2012 17:57:22 --

Munin в сообщении #535391 писал(а):
А может, представления о шарообразности Земли устарели? Или таблица умножения? А то ей больше двух тысяч лет...
Может быть объясните почему эталон метра так быстро (и несколько раз) стареет?

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение05.02.2012, 15:38 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
anik в сообщении #535427 писал(а):
Я читал эту книгу из библиотечки "Квант", но не совсем в детском возрасте, тогда её ещё не было.

"Для детей" - это про вас сейчас.

anik в сообщении #535427 писал(а):
Может быть объясните почему эталон метра так быстро (и несколько раз) стареет?

Потому что методы измерения расстояний совершенствуются, и старый эталон уже не соответствует новым требованиям.

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение06.02.2012, 11:15 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/01/06
1037
Чтобы хоть как-то вести дискусию на эту тему, нужно определиться о каком движении воды идет речь. А то все смешали в кучу - приливы/отливы, волны, зависящие от ветра, цунами.... И за каждым явлением стоит своя физика - линейные, нелинейные колебания системы под действием внешней силы (малой, большой, постоянной, переменной), колебания под действием внешней периодической силы, солитоны, ударное воздействие...

В реальности движение воды, колебательное или нет, является результатом действия многих факторов. Нужно опредилиться какие мы будем рассматривать как решающие.

-- Пн фев 06, 2012 11:27:34 --

Еще вспомнил, что есть морские течения, причин который тоже несколько - от неравномерного нагрева земной поверхности до неоднородного атмосферного давления и ветера.

-- Пн фев 06, 2012 11:33:36 --

Естественно, в подавляющем большинстве случаев средний перенос массы водны равен нулю, иначе не существовала бы на карте более-менее постоянная береговая линия... Но тут возникает вопрос на каком промежутке времени делается усреднение? Минуты, часы, месяцы, годы, века?

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение06.02.2012, 11:49 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
anik в сообщении #535380 писал(а):
Для иллюстрации этого советовали понаблюдать за движением плавающей щепки, она просто колеблется и никуда не перемещается.
Может быть, эти представления устарели? Я, например, не совсем согласен. А что думает народ?


Щепка вводит в заблуждение, она может перемещаться.
В детстве легко подгонял кораблик к берегу , бросая камни чуть за него.
Видимо передний фронт волны от камня круче и сильнее сдвигает кораблик, чем задний. У волны прибоя передний фронт тоже круче.
При катании по волнам на доске используется и различие крутизны фронтов, и управление сопротивлением доски (ни разу не видел, чтобы двигались от берега)

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение06.02.2012, 12:47 
Заблокирован


30/07/09

2208
Xey в сообщении #535687 писал(а):
(ни разу не видел, чтобы двигались от берега)
Как можно двигаться на волне от берега, если сама волна перемещается к берегу?

Вообще, меня интересуют не те «мирные» волны, которые возникают на воде от ветра, а те, которые порождаются землетрясениями или оползнями и вызывают цунами. Движение таких волн связано с переносом весьма значительных объёмов воды и энергии. Физические модели здесь несколько различаются.
Снова рассмотрим поднятие некоторой платформы на дне с площадью в сто квадратных километров на один метр. Предположим, что глубина, на которой расположена эта платформа, равна пяти километрам.
(В цифрах, чтобы легче можно было представить).
Энергия, которая сообщается при этом воде, зависит от скорости поднятия этой платформы. Предположим, что эта платформа поднялась на один метр за одну секунду. (Довольно большая скорость).
Нам нужно ориентировочно определить количество движения и энергию, сообщённую воде таким процессом. Скорость звука в воде примем 1,5 км/с. (5400км/час)
Очевидно, 0,1 кубических километров воды должно быть вытеснено из данной глубины за секунду.
Куда делась эта вода?
Можно предположить, что эта вода заняла за секунду тот объём, который возникнет в толще воды ограниченной фронтом звуковой волны. За одну секунду этот фронт звуковой волны распространится во все стороны от плиты на 1,5 км. (Ведь вода за звуковым фронтом «ещё ничего не знает», т.е. не возмущена.) Но, это было бы возможно, если бы вода была сжимаема и увеличила свою плотность в этом объёме ровно на добавку в 0,1 кубический километр. Это маловероятно.
Остаётся предположить, что ударная волна от землетрясения распространяется гораздо быстрее обыкновенного звука, и за секунду успевает доходить до поверхности воды в океане. Конечно, в некоторой степени сжимается сама вода. При этом, избыток воды в 0,1 км в кубе вытесняется на поверхность океана в виде некоторой выпуклости.
Если есть возражения, с удовольствием прочитаю.

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение06.02.2012, 13:01 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Freude в сообщении #535679 писал(а):
Естественно, в подавляющем большинстве случаев средний перенос массы водны равен нулю, иначе не существовала бы на карте более-менее постоянная береговая линия...

Строго говоря, мы можем говорить о нулевом переносе только в перпендикулярном к береговой линии направлении :-)

Xey в сообщении #535687 писал(а):
В детстве легко подгонял кораблик к берегу , бросая камни чуть за него.Видимо передний фронт волны от камня круче и сильнее сдвигает кораблик, чем задний.

Я думаю, здесь эффект подобный тому, как можно ездить по полу на табуретке: быстрое смещение в одном направлении и медленное в противоположном встречают разную силу сопротивления. Для кораблика трение о воду может быть выше, когда вода идёт вверх, и кораблик притапливается, и ниже, когда вода идёт вниз, и кораблик приподнимается из воды. Плюс эффект "катания на доске". Плюс то, что волна от камня одиночная, а не периодическая. Чёрт, столько эффектов, я не знаю, какой здесь главный, и как они взаимно влияют друг на друга.

 Профиль  
                  
 
 Re: Волны на воде
Сообщение06.02.2012, 14:14 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/01/06
1037
Munin в сообщении #535706 писал(а):
Строго говоря, мы можем говорить о нулевом переносе только в перпендикулярном к береговой линии направлении :-)


Да, точно так!

-- Пн фев 06, 2012 14:16:58 --

Munin в сообщении #535706 писал(а):
Плюс то, что волна от камня одиночная, а не периодическая.


Строго говоря, все-таки периодическая или квазипериодическая, но затухающая, если речь о кругах на воде, образовавшихся после бросания камня, и камень брошен достаточно далеко от корабля.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 161 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 11  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group