돌을 물가에 던졌을때 수면파동은 왜 생기는 건가요?

Question

물가에 돌멩이를 던지면 거울같이 반듯하던 수면에 파문들이 생겨 돌이
떨어진 곳을 중심으로 넓게 퍼져 나가는 현상을 볼수 있는데 이러한 현상이 나타나는 원리는 무엇 때문인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

어떠한 물체가 유체인 물 위에 닿아 압력을 가하게 되면, 물은 순간적으로 아래로 내려가게 됩니다.
물 분자끼리 서로 잡아당기는 인력이 존재하므로 옆에있던 물분자도 함께 내려가게 됩니다.

그러나, 저 멀리 있는 물분자들의 관성에 의해, 즉, 물분자가 가만히 있으려는 성질이 모여 돌에 의해 눌렸던 물분자는 다시 위쪽으로 잡아당겨집니다.

이러한 돌이 누르는 힘과 물분자가 다시 원래 자리로 돌아가려는 힘 사이 평형을 찾는 과정에서 파동이라는것이 만들어지게 됩니다.

감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 한진혁 과학전문가입니다.

진동과 파동의 개념으로 볼 수 있습니다. 돌이 떨어진 부분에 진동이 발생되고 이 진동으로 인해 파동이 전달 되는 현상입니다.

Answer 3

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

원형파

호수에 돌을 던지면 고요하던 물이 일렁거리면서 그 일렁거리는 것이 퍼져나간다. 돌이 던져진 지점을 중심으로 하여 사방으로 퍼저나가는 물결은 동심원을 이루게 된다. 또한 멀리 진행할수록 파의 높이는 줄어들어 아주 먼곳에서는 파가 거의 사라져 버린다. 뿐만 아니라 시간이 흘러가면 다시 고요한 호수의 본래의 모습으로 되돌아 간다. 원형파가 멀어질수록 줄어드는 이유는 파동의 에너지가 보존되어야 하기 때문이다. 멀어질수록 파가 점유된 공간(여기서는 길이)가 커지기 때문에 진폭이 줄어들어야 전체의 에너지가 그대로 유지된다. 한편 수면파는 물의 마찰열로의 발산에 의해 에너지가 서서히 열에너지로 소모되어 상당한 시간이 흐르면 수면이 고요해진다.

아래의 그림은 수면의 한 지점을 진동시켰을 때 사방으로 퍼져 나가는 파동의 모습을 움직이는 그림으로 보여주고 있다. 진동의 지점이 원점이 되는 동심원으로 파동이 번져나가는 것을 관찰 할 수 있다.

[출처 : http://physica.gnu.ac.kr/physedu/wavelight/represent/represent_s.html]

Answer 4

물가에 돌멩이를 던지면 돌멩이의 위치에너지가 운동에너지로 변하게 됩니다.

그리고 이 운동에너지가 수면에 들어가게 되면 수면이 진동하게 되어 파동이 만들어지게 됩니다.