Стояча хвиля, або Буря в склянці води
Для досвіду нам будуть потрібні: велика пластмасова миска (можна взяти широку пластикову пляшку з відрізаним горлечком), міксер.
Раз вже ми почали про мотузки, подумаємо, які закони фізики можна вивчити за допомогою мотузки. Рідини не набридли? Тоді опишу ще одне явище в рідини, яке досить рідко зустрічається і досить красиво виглядає. І в цьому явищі за всіх обставин приховані цікаві таємниці. Це - стояча хвиля. Я згадав про мотузку, тому що з її допомогою ми спочатку навчимося створювати стоячу хвилю.
Отже, треба прив'язати шматок мотузки до будь-якого предмету і почати його крутити, як крутять скакалки. Вийде одна велика хвиля, що біжить по колу. Але спробуйте крутити швидше, ще швидше і ще швидше. Настане момент, коли хвиля як би розіб'ється навпіл і на її місці опиняться дві хвилі - а в середині буде як би перемичка.
Це місце, яке стоїть нерухомо, коли вся інша мотузка «хвилюється», називається «вузол». Точка, в якій хвиля хвилюється найбільш сильно, називається «пучок». Виявляється, чим швидше ви обертаєте мотузку, тим на більшу кількість хвиль вона розіб'ється. Рідко вдається отримати більше двох-трьох вузлів на одній мотузці. Але це не страшно. Тепер ми бачили, як утворюється стояча хвиля.
Якщо ж розібратися більш детально, то хвиля утворюється від складання хвилі, що біжить по мотузці в одну сторону, і що відбилася хвилі, що повертається назад. У тому місці, де утворюється пучок, гребінь, розмах обох хвиль складається, і мотузка колишеться з подвоєною силою. У точці вузла хвилі «віднімаються» один з одного - і руху немає.
У мене вдома є спеціальна машинка, яка випускає хвилі дуже високої частоти. У ній я чищу ювелірні вироби (кільця, сережки і так далі). Ультразвук, тобто звук дуже високої частоти, породжує ось такі красиві стоячі хвилі в цій машинці - я сфотографував її зверху, залізне дно відображає світло і прекрасно видно стійкі хвилі.
Це фотографія моєї машинки, коли вона працює і на воді утворюються стоячі хвилі.
Це явище в природі можна іноді спостерігати, якщо стежити за морем з висоти. Хвилі рівномірно набігають на берег або скелю, відбиваються від неї і біжать назад, складаючись з іншими набігають хвилями. Оскільки відстань між гребенями приблизно однакове, то іноді можна спостерігати, як створюється цікава картина - на кілька миттєвостей хвилі як би застигають, в одних місцях вода гойдається вгору-вниз, в інших вона немов би застигла. Але таке можна побачити рідко. І до того ж не всі можуть дозволити собі поїхати на море. І не у всіх є такі прилади, як у мене. Давайте ж спробуємо побачити і поспостерігати стоячі хвилі, прямо не виходячи з кімнати.
Якщо у вас є міксер (для збивання кремів), то досвід вийде. Візьміть велику пластмасову миску. (А можна широку пластикову пляшку з відрізаним горлом.) Налийте в миску води майже до країв. Тепер включите міксер, але не опускайте обертаються віночки у воду, а торкніться ними зовні стінки миски. Вібрація від міксера передасться воді, і ви побачите раптом, як поверхня перетворилася в тремтячу, але досить стійку картину. Кожна маленька хвиля немов стоїть на місці! Можна зробити ще простіше, правда, хвиля буде нестійкою, але саме явище відбиття від стінок буде досить яскравим. Для цього я взяв велику пластикову пляшку, досить широку, відрізав у неї верх і отримав хорошу, досить пружну ємність. Налив в неї води і став бити ложкою по краю. Після удару виникає миттєва хвиля, і на фото добре видно, як «здибилася» поверхню води, перетворилася на мить в вируюче море! Іноді сплески на гребенях такі сильні, що з води вилітають окремі бризки - досить далеко і високо. Спробуйте самі, це забавно.
На фотографії видно, як поверхня води на мить перетворюється на вируючий і киплячий хаос. Це складаються і віднімаються хвилі, що набігають з усіх сторін одна на одну.
У природі часто зустрічається стояча хвиля, але побачити її непросто. А ми побачили.
Поділіться на сторінці