Wie erzeugt ein auf die Wasseroberfläche geworfener kleiner Stein eine Welle?

Ich interessiere mich wirklich für die Prozessdetails der Entstehung einer Welle.
Ich frage mich, was genau passiert, sobald der Stein auf die Oberfläche trifft.

  1. Warum wird eine Welle erzeugt? Liegt es daran, dass Wassermoleküle nach unten oder auseinander gedrückt werden? (oder beide?)
  2. Sobald es die Oberfläche berührt, entsteht eine Kuppe oder ein Tal? (oder beide?)
1) Verschiebung ist die treibende Kraft und Oberflächenspannung und Druck die Rückstellkräfte; 2) beide, Mulde unterhalb des Felsens und Kamm in der Nähe der Außenkante.

Antworten (2)

Folgendes weiß ich:

  1. Eine im Wasser erzeugte Welle soll sowohl transversal als auch longitudinal sein. Daher erzeugen beide die vertikale und horizontale Bewegung von Wassermolekülen.

  2. Wenn Ihr Stein eine Masse von idealer Punktgröße ist, wird er einen Trog bilden. Ein praktischer Stein erzeugt jedoch gleichzeitig eine Mulde in der Mitte und einen Kamm um den untergetauchten Teil des Steins (ungefähr).

  3. Sie bildet einen Kreis, weil sich die Welle auf der Wasseroberfläche in alle Richtungen mit gleicher Geschwindigkeit ausbreitet.

Der erste Punkt ist falsch. Flüssigkeiten können keine Transversalwellen haben.
@AaronStevens Die Oberflächenspannung kann es ihnen ermöglichen, Querwellen zu haben.
@Prasanna Entschuldigung, ich habe an Wellen durch das Medium gedacht, nicht an der Oberfläche. Du hast Recht. Darauf sollte in der Antwort eingegangen werden.

Es gibt zwei Arten von Wellen, die erzeugt werden, wenn ein Stein in ein Gewässer fällt.

Eine Schwerewelle entsteht, wenn der fallende Stein auf die Wasseroberfläche trifft und das direkt im Weg stehende Wasser beiseite schiebt. Dieses Wasser staut sich dann in einem Ring um den Stein herum, während er versucht, sich seitwärts zu bewegen, und dann breitet sich dieser „Stapel“ aus. Die Schwerkraft liefert die Rückstellkraft, die danach strebt, diesen angehobenen Wasserring wieder nach unten zu ziehen. Diese Wellen sind groß und bewegen sich schnell und werden von Steinen mit einem Durchmesser von mehr als einem oder zwei Millimetern erzeugt, die mit hoher Geschwindigkeit auf das Wasser treffen.

Eine Kapillarwelle entsteht, wenn der Stein bei seinem Eintritt die Oberflächenschicht des Wassers verformt, die wie eine gedehnte und elastische Membran wirkt, die gegen den fallenden Stein drückt. Die Oberflächenspannung liefert die Rückstellkraft, die danach strebt, die Wasseroberfläche wieder abzuflachen. Diese Wellen sind sehr klein und bewegen sich langsam und werden von Steinen mit einem Durchmesser von weniger als einem oder zwei Millimetern gebildet, die sanft auf das Wasser treffen.