【问题】相信读者都曾经做过这样的事情,把一块石头扔到静止的河里,水面上会泛起圆形的波纹,一圈圈地向外扩散。那么,如果把石头扔到流动的河里呢?波纹是什么样?
【回答】如果你找不到解决这个问题的正确方法,很容易会得出错误的结论:将石头扔到流动的河里,泛起的波纹是椭圆形,而且椭圆的短半轴在水流的方向上;或者是形状不规则的长圆形。实际上,这两个答案都是错误的。
如果你仔细观察过石头被扔进流动的河里所产生的波纹,就会发现:不管水流的速度多快,波纹总是圆形的,而不是其他形状。
其实,我们可以通过简单的推理得出这样的结论:不论河水是静止的,还是流动的,产生的波纹都是圆形的。
下面,我们就来推理一下。
对于河水的运动,我们把它分解成两部分:
●一部分是从中心向四周的辐射运动;
●一部分是水流方向上的运动。经过一段时间的运动后,物体的最终状态,跟这两个运动依次进行的结果应该是相同的。
所以,首先来看一下将石头扔到静止的河水的情形。这时,产生的波纹是圆形的,这一点很容易理解。
我们再来看一下水流运动时的情况。不管水流的速度多大,匀速还是非匀速,这个运动都是向前的一个运动。这时,波纹会发生什么变化呢?它们一样会跟着水流向前运动,整个波纹都是同时运动的。也就是说,波纹不会在向前的运动中改变形状,仍是圆形。