成分
一个21升的空柠檬水瓶子
1.5升左右的植物油。
食用色素
水
指令
将瓶子装满大约1/3的水,并加入几滴食用色素。
把瓶子横着拿着,轻轻抬起一端,使波浪沿着瓶子传播——这需要多长时间?
现在,轻轻地往瓶子里倒上植物油,盖上盖子,把瓶子放在一边,等待油和水分离。现在抬起一端,试着在瓶子里掀起波浪。你注意到不同了吗?
结果
你会发现上面有油的水会产生惊人的慢波。
解释
为了理解发生了什么,我们可以看看正常的水波。
如果水面的一部分高于其他部分,在某些地方,瓶子的某些部分比其他部分高出更多的水。
这意味着波浪顶部的压力会比底部的压力大。
水从高压区流向低压区。
这意味着水从高的地方移动到低的地方,但是因为移动的水有动量,它会在一个新的地方产生一个峰值,并且波浪移动。
带着油的波浪
水现在被油覆盖了,虽然油的密度比水小(所以它漂浮在上面),但密度仍然是水的2/3,这意味着浅水下面的压力是由水和油的重量共同产生的。
水越浅,油的深度越大,所以压力的变化就小得多。
这意味着水的压力差要小得多,他们必须同时移动水和油,所以流动要慢得多。
这意味着表面上的波传播速度要慢得多。
当然,正常的水波上面有空气,这对速度会有轻微的影响,但它的密度很低,对速度的影响很小。
这种波的形式存在于两种密度不同的流体相互叠加的地方。它们甚至不必是不同的物质,一个温暖的(密度较低的)气团坐落在一个寒冷的(密度较大的)气团上可以形成波浪,如果云处于形成的边缘,这种模式就可以被看到。
有时,波浪的来源很明显,就像太平洋上一个岛屿上吹来的风的尾流。
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