Как образуется волна? Поперечная волна

Механические волны

Бросая камни в воду, гляди на круги ими образуемые, иначе такое бросание будет пустой забавой.

Козьма Прутков

Что мы знаем о волнах?

Для начала ограничимся лишь двумя наглядными примерами.

1. Каждый из нас не раз видел, как по воде расходятся круги от брошенного в воду камня (рис. 6.1). Круги по воде – это волны.

Рис. 6.1

Рис. 6.2

2. Каждый из нас (хотя бы на экране) видел морской прибой –волны, набегающее на берег (рис. 6.2).

Прежде чем идти дальше, ответим на такой вопрос: чем волна «не занимается»?

На первый взгляд, может показаться, что волна – это процесс переноса вещества (например, воды) с одного места на другое. Однако это не так. Если бросить в воду легкий предмет (например, спичечный коробок), то он не будет увлекаться волной вперед, а начнет совершать колебания вверх и вниз, оставаясь почти точно на одном месте. (Не верите – проверьте экспериментально.)

Из этого опыта видно, что при распространении волны течения воды не возникает, перемещается лишь возмущение ее поверхности. Итак, запомним: «дело», которое волна «не делает» – волна не переносит вещество.

Как образуется волна? Поперечная волна

Рассмотрим прибор, показанный на рис. 6.3. Если мы приведем в колебательное движение крайний шар, то постепенно, один за другим, все шары начнут колебаться. То есть вдоль линии, соединяющей шары, как бы «побежит волна». При этом все шары будут колебаться поперек того направлении, в котором распространяется волна, поэтому такая волна называется поперечной.

Рис. 6.3

Волны, показанные на рис. 6.1 и 6.2 – это тоже поперечные волны.

Читатель: А почему шарики начнут колебаться постепенно, один за другим, а не все сразу? Ведь они связаны воедино.

Автор: Все дело в инерции. Ведь для того чтобы шарик 2 (см. рис. 6.3) сдвинулся со своего места хоть немного, недостаточно просто приложить к нему силу, надо еще немного подождать, пока эта сила разгонит его до хоть сколько-нибудь приличной скорости: так как только имея скорость, можно сместиться от положения равновесия! И лишь после того, как шар 2 заметно удалится от своего положения равновесия, появится более-менее приличная сила упругости, действующая на следующий шар – шар 3 и т.д. То есть процесс идет «по цепочке». И чем жестче пружинки, тем быстрее «бежит волна», а чем тяжелее шары – тем медленнее.