[請益] 水愈深,速度愈大
各位老師,我是一位教國中的理化老師,我對於深水與淺水波不甚了解,
查了很多資料,坦白說也看不懂,小朋友拿國二的康軒自修問我:
「老師,為什麼水愈深,波傳播速率愈大?」
不知道板上的大大,有沒有人可以提供適合國中的解釋方式。
可以供我學習參考!
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一、水波的種類以及基本性質
1.淺水波與深水波:水波屬於「表面波」的一種,當水面受到外力擾動時,
水的表面粒子會進行圓周的運動,進而將能量傳遞出,
但依據波長與水深的比例又可分為淺水波與深水波。
A淺水波(如圖一)
當水深小於二十分之一的波長時
(a) 波浪引起的水粒子運動軌跡是一橢圓運動,
且其半長軸長度隨深度增加未明顯減小,並約可視為一常數。
(b) 波速與波長週期無關,但與水深的平方根成正比。即波速=根號gh
圖一:淺水波示意圖
(資料來源:Http://w3.oc.ntu.edu.tw/chap7/chap7.htm)
B深水波(如圖二)
所謂的深水波是指當水深大於二分之一波長時,同時具有以下性質
(a) 波浪引起的水粒子運動軌跡是一圓周運動,且其半徑隨深度增加而減小。
(b) 波速與週期或波長的平方根成正比,所以長波波速快。
(c) 為表面波,不受觸底影響,波動在表面最大,隨水波而減小。
(d) 波壓、波浪引起之流速,會隨水深而遞減,因此離水面一距離後,波浪的影
響力變的少之又少。
→所以水波是一種混合波,亦即是縱波及橫波的混合型,或者稱之為球面波。
圖二:深水波示意圖
(資料來源:http://w3.oc.ntu.edu.tw/chap7/chap7.htm)
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