在流动的河水中投入石头所激起的波纹是什么形状

时间:2023-11-14 22:49:03

【题】将石头投到静止的水中会激起圆圈状的波纹,那么在流动的河水中投入石头所激起的波纹又会是什么形状的呢(见图7)?

在流动的河水中投入石头所激起的波纹是什么形状

【解】乍一看到这个问题,我们的思维会很容易陷入困境,找不到能够解决这个问题的方法,会得出这样的结论:在流动的水中,波纹既不会弯曲成椭圆,也不会弯曲成扁状(曲面迎着水流方向)。我们认真观察一下就会发现,无论水流多么湍急,投入河中的石子所激起的波纹依然是圆圈状的。

在流动的河水中投入石头所激起的波纹是什么形状

这在意料之中的简单推理让我们得出这样一个结论:投入河中的石子所激起的波纹应该是圆形的,不管水是静止的还是流动的。泛起涟漪的水微粒的运动被我们看作是辐射(由波动中心向外扩散)和传递(朝水流方向运动)这两种运动的结合。假如参与几种运动的物体逐次完成了所有的运动,那么最终它所到达的地方与同时完成所有运动的地方是相同的。所以,我们最初假设的是在静止的水中投入石子。那么当然,这样出现的波纹就是圆形的。我们进而再思考一下,如果水在流动(只要是这种运动处在前进之中,无论流速大小,是否匀速),这些圆圈状的波纹会出现什么样的变化呢?答案是这些波纹还是圆圈状的,因为前提是在不出现任何偏差的情况下,它们会平行位移。