Краевые волны

Краевые волны появлялись только вблизи лопатки. Любопытно также, что в отличие от обычных капиллярных волн они не возникали сразу в тот момент, когда лопатка начинала колебаться. Гребнн начинали подниматься из воды спустя некоторое время, иногда через минуту, причем вначале они росли медленно, а затем быстро. Гребни то вырастали, то пропадали, т.е. колебались в вертикальном направлении. Высота их изменялась периодически (см. верхний рисунок на с. 77). Как правило, высота отдельно взятого гребня изменялась от наибольшего значения до наименьшего и опять до наибольшего примерно за 50 с. Теоретические расчеты Гарретта и Мэхоуни отчасти объясняют эти наблюдения. Исследователи пришли к заключению, что краевые волны могут возбуждаться только волнопродуктором типа колеблющейся пластинки или лопатки. Обычные капиллярные волны, распространяющиеся от волнопродуктора, не принимают участия в образовании краевых волн; последние наблюдаются независимо от них.

Давление, создаваемое колеблющейся пластинкой, порождает неустойчивость движения воды. Частично эта неустойчивость «снимается» обычными капиллярными волнами. Стационарная картина, которую образуют краевые волны, — это другое проявление неустойчивости. То, что гребни краевых волн отходят лишь на небольшое расстояние от колеблющейся пластинки, определяется не энергетическими потерями, а характером распространения в воде возмущений давления, создаваемых пластинкой.

Краевые волны дают пример параметрического резонанса — явления, которое связано с дифференциальным уравнением особого вила, описывающим краевые волны. Характерным признаком параметрического резонанса служит то, что частота одного колебательного процесса (в данном случае краевых волн) равна половине частоты другого процесса (в данном случае колебаний пластинки). Лопатка толкает воду, создавая в ней напряжения, которые частично снимаются за счет возбуждения краевых волн, имеющих частоту, равную половине частоты колебаний пластинки.

Каждый толчок пластинки передает краевым волнам очередную порцию энергии. Спустя некоторое время волны достигают максимально возможной величины и направление потока энергии меняется на обратное.

 

0 Коментариев

Вы можете быть первым =)

Оставить коментарий