Strona głównaPytania → Kształt fali na wodzie

Kształt fali na wodzie

Pytanie

Pyta Bartosz

dlaczego po wrzuceniu kamienia do wody powstają fale w kształcie okręgu, a nie np. kwadratu?

Odpowiedź

Odpowiada Jan Gaj

Najprościej mówiąc, od kamienia fala rozchodzi się na wszystkie strony z określoną prędkością u, a więc po jakimś czasie t odbiegnie na określoną odległość d = ut. Oznacza to, że miejsca, do których dotrze wtedy fala, utworzą okrąg o promieniu d.

Można też rozłożyć ten proces na etapy korzystając z zasady sformułowanej w siedemnastym wieku przez Christiaana Huygensa, holenderskiego matematyka, fizyka i astronoma. Zasada ta mówi, że każdy punkt ośrodka, do którego dotarła fala, staje się źródłem nowej fali rozchodzącej się na wszystkie strony. Sumując takie cząstkowe fale też dostaniemy okrągły kształt.

W powyższym rozumowaniu zakładaliśmy milcząco, że ośrodek (powierzchniowa warstwa wody) jest izotropowy, to znaczy jego właściwości nie zależą od kierunku. Tak jednak być nie musi, na przykład drewno nie jest izotropowe – jego właściwości mierzone wzdłuż włókien są inne niż mierzone prostopadle do nich. Ciekawe, jak musiałaby zależeć od kierunku prędkość rozchodzenia się fali, żeby ta ostatnia przybrała kształt kwadratu?