А кажется, чего уж проще.
И начнем с самой простой – водяной. Но, сразу получаем туманное несоответствие формулировок. С одной стороны, некая частица, совершая колебание около своего положения равновесия вроде бы должна колебаться вверх-вниз. Даже на глаз видно. С другой, «В продольной волне частицы колеблются вдоль направления распространения волны»
И там, и там про колебания частицы, но про разные. И в общем, во втором случае, колеблются не частицы вдоль направления распространения волны, а происходит как бы переход от одних колеблющихся частиц к другим. Зачем такие сложности? Затем, что в механизме волны задействованы не только колебания частиц около положений равновесия. Сейчас покажем в грубой статике. Пластилин. Точка А в положении равновесия, далее – выведенная из этого равновесия.
Пластилин, понятно, среда мало упругая при комнатной температуре, но и ее можно заставить вернуться примерно в исходное положение, грубо надавив пальцем на гребень.
Чего мы, собственно, хотим сказать. Мы хотим сказать, что колебание частиц около положения равновесия, никоим образом не вынуждает волну двигаться в каком-то направлении, а в статике – это нагляднее.
И в учебнике движение волны в каком-то направлении объясняется замечательным словом «пусть»
График синусоиды, действительно не стоит воспринимать как изображение волны, как и уравнение синусоиды за уравнение волны. Собственно, волновой фронт – это все время гребень. Для обеспечения не просто горбатой картинки, а переменно горбатой необходим второй волновой фронт.
Для обеспечения даже просто колебаний упругая среда пользуется не только своей упругостью, но еще гравитацией, и разницей давления в среде и в воздухе. Происходит это примерно так.
Агент, вызывающий колебания среды, по закону Архимеда пытается куда-то вытеснить часть воды
Эта вытесняемая часть, естественно встречает равноценное сопротивление в самой среде, и несколько меньшее со стороны воздуха. В результате чего, получается горб.
Если агент просто удалить, то под действием давления среды и гравитации горб исчезнет.
Для обеспечения продвижения волны потребуется некоторое время присутствия агента.
И для движения волны в каком-то направлении важны не столько колебания, сколько некоторый локальный «круговорот» частиц потревоженной среды
Далее агентом будет выступать сам гребень.
Таким образом, для образования водяной волны кроме упругой среды, необходимым условием является наличие гравитации, и разницы давления. Ни в вакууме в отсутствие упругой среды, ни в эфире в отсутствие гравитации и разницы в давлении, такие волны невозможны.
Про другие волны поговорим в следующий раз.