שְׁאֵלָה:
מדוע צונאמי נוסע לאט יותר מאשר קול?
naught101
2014-04-16 13:54:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

צונאמי, באוקיינוס ​​העמוק, נוסעים בסביבות 800 קילומטר לשעה.

מהירות הקול מתחת למים היא כ -50000 ק"מ לשעה.

שני הגלים הללו הם גלי לחץ, הפועלים באותו המדיום. מדוע אחד מהיר הרבה יותר מהשני?

אחד תשובה:
#1
+22
Semidiurnal Simon
2014-04-16 17:06:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

צונאמי וגלי קול הם סוגים שונים של גל - האחד הוא גל רוחבי והשני הוא אורכי. בואו נסתכל על הגורמים המשפיעים על המהירות של כל אחד.

צונאמי - גל רוחבי במים רדודים

גל רוחבי הוא מהסוג שאנו חושבים עליו מיום ליום - כאשר כיוון התנודה ניצב לכיוון הנסיעה. המהירות בה נע גל רוחבי תלויה בגורמים שונים בהתאם לעומק המים. לשם כך, "מים רדודים" מוגדרים בדרך כלל כקיימים כאשר עומק גל < / 20. אורך הגל של צונאמי הוא גדול מאוד - בסדר גודל של מאות קילומטרים - כך שלצונאמי, כל חלק מהאוקיאנוסים העולמי נחשב כ"מים רדודים ".

במים רדודים המהירות של ניתן לתאר גל רוחבי על ידי

$$ V = \ sqrt {gD} $$

איפה $ V $ הוא מהירות הגל, $ D $ הוא העומק, ו $ g $ הוא התאוצה עקב כוח המשיכה (9.81 m / s 2 ). במקרה של צונאמי באוקיאנוס העמוק, אם נניח לעומק 4 ק"מ נוכל להעריך מהירות של 198 מ 'לשנייה, או 713 קמ"ש. זהו חישוב אחורי של מעטפה, אך הוא דומה מספיק ל -800 קמ"ש שציטטת בשאלה שאני מרוצה ממנו.

צליל - גל אורך

בגל אורכי כיוון התנודה מקביל לכיוון הנסיעה - כלומר זהו תנודה ב צפיפות החומר. אנחנו לא רואים הרבה כאלה בחיי היומיום, אבל דוגמה טובה אחת היא הגל שנע במורד אם אתה מטלטל את הקצוות זה או זה מזה.

Picture of a slinky showing a longitudinal wave ( מקור תמונה)

צליל, בנוזל או בגז, הוא דוגמה לגל אורך. מהירות הגל האורכי תלויה בקשיחות ובצפיפות החומר שהוא עובר בו, באופן הבא:

$$ c = \ sqrt { \ frac {K} {\ rho}} $$

כאשר $ c $ הוא מהירות הגל, $ K $ הוא המודול הגדול של הנוזל, ו $ \ rho $ הוא הצפיפות שלו. שימו לב כי אין תלות בעומק הנוזל (במקרה זה בים) - צליל מטר אחד מתחת לפני השטח של בריכת שחייה במי מלח היה נע באותה מהירות כמו הצליל מטר אחד מתחת לפני האוקיינוס.

סיכום

גלי קול וגלי צונאמי מתפשטים במנגנונים שונים, וכך דברים שונים משפיעים על מהירויותיהם.

תשובה יפה. זה יהיה מצוין אם היה הסבר נוסף מדוע משתמשים בשתי המשוואות - אולי לא הגזירה המלאה, אלא משהו המצביע על האופן שבו התגלו, אולי?
@naught101 נקודה טובה. עם זאת, אני לא חושב שרמת המומחיות שלי מספיקה בכדי לעשות זאת בביטחון. עריכות יתקבלו בברכה אם יבוא מישהו בקיא יותר!
ניתן להרחיב זאת עוד, אם לא לתקן, בעובדה שבצונאמי יש תנועה נטו של מים, במקום, כמו עם גלים רגילים, רק העברת אנרגיה נטו. גלי הקול הם אז גלי לחץ אורכיים, ובמקרה זה אכן חלים מהירויות גל שונות.
@hugovdberg זה מחוץ לתחום ההתמחות שלי, באמת, ולכן שיפורים יתקבלו בברכה! אל תהסס להציע עריכה לתשובה! (או עשה תשובה חדשה, כמובן)
@hugovdberg: הייתי מעוניין לראות את זה. אני לא מבין איך יכולה להיות תנועה נטו של מים, לפחות לטווח הארוך (שבועות +). האם זה לא רק עניין של גודל?
בקיצור, צונאמי בדרך כלל נגרם על ידי תנועה נטו של קרקעית האוקיאנוס, המתנשאת בדרך כלל כמה מטרים על שטח גדול. אותם מים עקורים בולטים מעל אותו אזור ואז זורמים לרוחב כגל רדוד מאוד (בסדר גודל של סנטימטרים, כמעט ולא מורגש מעל גלי הרוח הרגילים) שרק עולה בגובה ברגע שדופן המים פוגעת במדף היבשת. אך מכיוון שקרקעית הים אינה חוזרת למקומה הראשוני גם לא המים.
הממ. אין ספק שעליית קרקעית האוקיינוס ​​אמורה להגיע בסופו של דבר לשיווי משקל עם עלייה קטנה (מאוד) במפלס המים על פני אגן האוקיאנוס (או אולי רק בסביבת קרקעית האוקיינוס), ומשקפת את הנפח האבוד? תמיד הנחתי ש"הזזת מים "אל פנים הארץ מצונאמי היא פשוט תנועת חלקיקים, בקנה מידה גדול. אולי זו צריכה להיות שאלה בפני עצמה ... @naught101?
[דיון קשור בנושא Physics SE.] (Http://physics.stackexchange.com/questions/80226/why-do-longitudinal-waves-travel-faster-than-transverse-waves)


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...