Пример волновых движений

Появилось видео извержения вулкана. Хорошо видны волновые движения газа. Их еще называют конвективными.

Т.е. видно, что не движение молекул определяет эти процессы, а движение волн из раскаленного газа сероводорода, окиси углерода, углекислого газа и пепла.

https://www.bbc.com/russian/av/media-50976542

Другой пример волновых движений- струи продуктов сгорания при запуске и полете ракеты Сокол 9. Смотрите 19 минуту 38 секунду видеоролика и далее.

https://www.spacex.com/webcast?

Есть волны линейные.Они описываются функцией синус, косинус и дифференциальным уравнением в частных производных второго порядка. Линейным Волновым уравнением. Их изучают в школе и институтах. Есть прекрасная книга американца Фарлоу С. ,, Уравнения в частных производных для ученых и инженеров". К ним относят движение электромагнитных волн, волны света.

Есть волны нелинейные. Например солитон. И многие другие. Они описываются уравнением Навье-Стокса. Уравнением с добавками, с членами для сверхтекучих жидкостях. Их не изучают в институтах. Так как не знают, как их решения выглядят. Мне они известны.

Извержение вулкана, движение цунами — это движение нелинейных волн.

Слово солитон не встречается ни в одном учебнике для студентов университетов.Нет его и в курсе ,, Гидродинамика", т. 6, Л.Д. Ландау, Лифшица.

Примеры их в природе: цунами, все турбулентные движения, протуберанцы на Солнце,

шаровые молнии, те два примера которые я дал раньше.Их число бесконечно. Такие волны нельзя складывать.

Кому интересна эта тема, прочитайте замечательную книгу Филиппова, «Многоликий солитон». Он

работает в ДУБНЕ.
http://ilib.mccme.ru/djvu/bib-kvant/soliton.djvu

Cуществуют линейные гравитационные волны кривизны пространства. Они по теории Эйнштейна распространяются со скоростью света.

А есть медленные волны жидкости.Их также назвали гравитационными волнами. Посмотрите их здесь

https://www.kommersant.ru/doc/4198576

Это нелинейные волны из жидкости, водяного пара, газа, или  зависящие от сил инерции, сил гравитации, сил давления, сил вязкости. Их описывает ур-е Навье-Стокса с дополнительными членами.

Их видно в виде буруна на воде реки, приливных волн — т.н. бора.

Волнами называют всё что не поподя. Однако нет никакого смысла придумывать термин который ровным счётом ничего не означает.

Единственно какой процесс можно навать волнами, так это тот который переносит энергию без переносы массы. 

В таком случае ни конвекцию, ни струя газа из сопла нельз назвать волной.

#36725 Anderis :

#36723 Очепятка :

Единственно какой процесс можно навать волнами, так это тот который переносит энергию без переносы массы. 

Дык, и энергия волнами НЕ ПЕРЕНОСИТЬСЯ. 

В сети очень мало натуральных видео волн. Я нашел «Падение капли воды».

Если медленно смотреть, то видно, как и почему образуется волна на воде. 

Можно проверить, положив на поверхность воды кусочки пенопласта.

Они будут качаться на волнах вверх и вниз не перемещаясь.

Переносится. Вы капельный двигатель что-ли не делали?

По поводу капель, есть такая вещь как капельный двигатель берем пенопласт в центре делаем дырку и прорезь от дыки наружу. Толщина проризи 5 мм можно побольше.  Капли капаете в центр и ваша лодочка будет двигаться.

Но вообщем капельный двигатель скорее связан с появлением изыточной массы. Поэтому рассмотрим только волновое уравнение.

Что касается переноса энергии. Именно что переносится это свойство волн которое записано в волновом уравнении  

 \({\frac{\partial^{2}u}{\partial x^{2}}}={\frac{1}{c^2}}{\frac {\partial ^{2}u}{\partial t^2}}\)

u -это измененее вашего половка вверх и вниз.  Попловок имеет массу. И мы можем считать его точечным т.е матерьяльной точкой. 

Так вот раз папловок изменяет напрвление движения то у него есть скорость которая меняется раз есть скорость то есть и ускоренее. Иначем бы вторая производная была равна 0.

Откуда мы имеем изменение кинетической энергии \(Т=\frac {mv_y^2}{2}\)

Осталось показать что она переносится. Это легко сделать если вспомнить определение частной производной. 

\(Т=\frac {mv_y^2}{2}=\frac {m}{2} \cdot (\frac{\partial u}{\partial t})^2 \)

и подставим в волновое уравнение.

\({\frac{\partial^{2}\int T dt}{\partial x^{2}}}={\frac{2}{c^2 m}}{\frac {\partial T}{\partial t}}\)

если всё ещё не видно то стоит раскрыть частную производную по определению.

\({\frac{\int T(x+2\cdot\Delta x,t)-2T(x+\Delta x,t)+T(x,t) dt}{\Delta x^{2}}}={\frac{2}{c^2 m}}{\frac {T(x,t+\Delta t)}{\Delta t}}\)

Тут видно что изменение энергии по координате вычисляются через изменение энергии с течением времени. 

И да есть гидроэлектростанции которые работают на этом принципе за счёт колебательного движения волн они вырабатывают энергию. 

волновое уравнение описывает движение струны, механических волн с очень малой амплитудой. Никакой энергии вдоль струны не переносится по горизонтальной оси Х.Только перпендикулярно оси Х. Сколько вы энергии вдарили по струне, столько она и пропела. Высветила. Это движение барабанной перепонки в ухе.

Уравнение Навье-Стокса описывает маленькие волны и огромные волны, которые видны на пляже. Они несутся со скоростью 5 метров в сек или больше и крошат бетон. Могут утащить вас в море. У таких волн три движения по трем  перпендикулярным осям X,Y,Z плюс вращение по трем осям. И еще оно колеблется.Т.е. вещество волн перемещается в 3 перепендикулярных направлениях и зависит от времени.

Поэтому на пляже я наблюдаю, как волны выбрасывают груду камней из воды после шторма за ночь.И еще меня окатывают водой. И еще море поет, ревет. Испускает акустические колебания.

Такое движение  не описывается тем волновым  уравнением, которое вы написали. Оно описывает игру на балалайке. Музыку, слышимую ухом.

#36731 marsdmitri :

Это уравнение описывает движение струны, волн с малой амплитудой. Никакой энергии вдоль струны не переносится.Только перпендикулярно оси Х.Сколько вы энергии вдарили по струне, столько она и пропела. Высветила. Это движение барабанной перепонки в ухе.

Уравнение Навье-Стокса описывает волны, которые видны на пляже. Они несутся со скоростью 5 метров в сек или больше и крошат бетон. Могут утащить вас в море. У таких волн три движения по трем  перпендикулярным осям X,Y,Z плюс вращение по трем осям. И еще оно колеблется.Т.е. вещество волн перемещается в 3 перепендикулярных направлениях и зависит от времени.

Поэтому на пляже я наблюдаю как волны выбрасывают груду камней из воды.И еще меня окатывают водой.

Такое движение  не описывается тем волновым  уравнением, которое вы написали.

Нужно различай волны, созданные ветром или как еще говорят — надутые ветром и созданные путем помещения предмета в воду или падение предмета. 

В первом случае волны имеют горизонтальную составляющею, создаваемую ветром, а во втором — только вертикальную.

Понаблюдайте внимательно за красными точками в середине и справа в конце. 

Их движение во вертикали и никакого горизонтального усилия они не передают.

Вы смотрите на картинку и видите только перемещенее массы. И масса таки горизонтально не перемещается, а только вертикально.  А где же там силы и энергия?

Ещё как передают. Вы что про поверхностное натяжение не в курсе? Вот оно и играет основную роль в волнах на воде. 

Вот снизу изображены пружинками они создают силу. Они растягиваются и сжимаются.  Физически пружинок там нет, а есть молекулы воды которые притягиваются и отталкиваются благодоря магнитным и электричесим силам своих атомов. Они создают горизонтальные силы.

Причём тут взгляд? Волны существуют даже если на них не смотреть. Так как стрелка нарисована с права, то это скорость фронта волны  А так как в уравнении нет диссипативных сил, то эта скорость будет равна групповой скорости волны, и равна скорости распространения волн в среде. И эта скорость зависит от состава жидкости в воде одна в масле другая. 

Вот не какие-то рисунки и анимация, а реальная съемка -

Отчетливо можно видеть, что САМОЁ первое изменения поверхности начинается со впадины и это объяснимо.

#36754 Очепятка :

Лично я вижу что начинается с гребня волны, а не со впадины.

 

а видим эффект движения. Так и с волнами… Это только эффект, иллюзия движения.

Они движутся и нет в этом ни какой эллюзии. Есть точка которая пермещается. Именно её перемещениие с течением времени мы наблюдаем и называем движением. Однако у доминошек есть запасённая потенциальная энергия. А где же запасенная энергия у водлы(волны)?  

Посмотри справа, там впадина.

Мне не доставляет удовольствия объяснять зомбированным. Оставайся при своих козырях. 

Если тебе не видна запасенная энергия — то не о чем вообще беседовать.

Очень мучительно расставаться с грезами.

#36759 Очепятка :

Посмотри справа, там впадина.

Это всеголишь обман зрения. Просто посмотрите как волны выглядят если смотреть на них поперёк. Тогда не останится никаких иллюзий. 

https://vk.com/video-12354670_166488915?t=9s

Пунктирной линией показана ось, видимо бассеин сделан с наклоном, а камера повёрнута.  

Мне не доставляет удовольствия объяснять зомбированным. Оставайся при своих козырях. 

Если тебе не видна запасенная энергия — то не о чем вообще беседовать.

Очень мучительно расставаться с грезами.

К сожалению грёзы у Вас.

Посмотрел и что?

Этот ролик доказывает мою правоту.

Посмотрите, только без пристрастрия        

Обратите особое внимание на шарики на воде. По отношению к стойкам, которые неподвижны, шарики не изменяют своего положения. 

Это говорит о том, что у волны НЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СИЛЫ.

#36766 Anderis :

Обратите особое внимание на шарики на воде. По отношению к стойкам, которые неподвижны, шарики не изменяют своего положения. 

Это говорит о том, что у волны НЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СИЛЫ.

Вот Вы сидите на стуле и не падаете с него на землю. Как же так происходит, ведь на вас действует сила притяжения? Значит ли что НЕТ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СИЛЫ? Ответ не значит. 

Это значит, что есть две силы сила прятяжения Земли и сила численно равная ей и направленная в протиполжную сторону в сумме их векторы равны 0. Эта сила нам известна как сила упругости стула.

Просто и легко запомнить через закон Ньютона, сила действия равна силе противодействия.   

Так и тут две горизонтальные силы которые есть и недают шарику(шар №12) сместиться влево или в права потому что они численно равны по горизонтали, но направленны в разные стороны. У шарика по две пружинки с двух сторон. А по вертикали наклон пружин не совпадает их шарик может смещаться в верх и вниз.

Однако из-за того что в нашей природа такова, что всегда найдётся малейшая неравномерность. Из-за этого происходят небольшие смещения одна сила спадает, а другая наростаяет.  Движение начинается в обратную сторону и уже спадает вторая сила и наростает первая происходят колебания. Получается своего рода тени-толкай который заставляет смещаться шарики, то в одну сторону, то в другую сторону я имею в виду горизонтальную. И вот такие вот покачивания и перемещения и позволяют энергии перемещаться горизонтально. При этом в моделе мы устремляем горизонтальные смещения к 0. Далее в дело включается математика бесконечно малых велечин. Которые обычно записывается дифференциальными операторами.  

\(\frac{\partial f(x,t)}{\partial x}=\lim \limits_{\Delta x\to0} \frac{f(x+\Delta x,t)-f(x,t)}{\Delta x}\)

Выдираете слова из припева и за\являете, что знаете всю песню....

Я и правда знаю всю песню.  

Я своим глазам верю и вижу, как тело воздействует на воду строго вертикально, а вы туман наводите с пружинками, формулами и прочей цыганской ерундой.

Со стулом это только один простой пример невидимых сил. Силы вещь не наблюдаемая, но это не значит что их нет. Предмет стоит на месте и не проявляет её никакак. Но они меняются. Самый простой пример брусок и его сила трения. Стоит лишь добавить динамометр как мы сможем наблюдать как сила возрастает, а бруски так и остаётся на месте.  

К примеру есть такая вещь, как клин который уменьшает прикладываемую силу. Берёте лом и пермещеаете не подъемную плиту. Или правило рычига Архимеда которое позволяет уменьшить прикладываемую силу. Представляешь силу можно делить и умножать? И это открыл Архимед. Все эти знания человечество нарабатывало годами, столетиями. 

Силы вещь удивительная. 

  формулами и прочей цыганской ерундой.

Когото Вы мне на поминаете. Толи Лейкина толи Кроша.

#36781 Anderis :

Песню ты не знаешь, а просто понт держишь. 

Ни одну силу увидеть НЕЛЬЗЯ, а можно увидить результат их действия.

Сила — это проявление энергии, но в тело может быть энеркия не проявляющая себя.

Сошло с рельсов.

Обычно прявления это и значит увидеть результат. Но раз мы решили их разделить, то проследуем логической цепочке. Раз энергия не проявляет себя значит у неё отсусвует сила. И никаких её результатов мы не сможем увидет так как нет силы.  Какой от этой энергии польза? Никакая она жи ни начто не влияет. И следовательно её следует исключить из рассмотрения.

Здесь  тяжелое, плавающее тело (шарик) то поднимается, то опускается. Т.е. ее потенциальная энергия колеблется. Оно перемещается на малое расстояние, то вперед, то назад. Средняя кинетическая  энергия стремится к малой величине.

 С волнами связан другой интересный факт. Альберт Эйнштейн попытался построить теорию, которая бы обьединяла гравитационное поле и электромагнитное.

    Гравитационное  и электромагнитное поле перемещается со скоростью света. Закон гравитации Ньютона и закон Кулона различаются коэффициентами. Но у него не получилось ничего. Он даже добавил пятое измерение.

    https://trv-science.ru/2020/03/10/einstein-i-teoriya-vsego/

Мое предположение:

Он начал заниматься задачей, которая не имеет решения в его постановке.

Например, докажем, что решение ур-я Навье-Стокса (профили скорости, давления) единственные и гладкие функции. Такие решение существует только для частных случаев. Они не существуют для  опрокидывающихся волн на пляже (смотрите прибой).

Там происходит нарушение сплошности воды, пузыри в волнах.Поэтому ур-е Навье-Стокса не применимо.

Если бы А.Эйнштейн пытался найти гладкую функцию для медленных, гравитационных и электромагнитных волн на поверхности моря. При больших амплитудах это нелинейные, негладкие функции. Молнии и обрушение волн из жидкости. Никакой аналогии между такими волнами в электромагнитных волнах и волнах гравитации, и связи между ними нет. Они будут по-разному взаимодействовать. У них разная скорость распространения. Это совершено разные нелинейные процессы.

Заниматься такой задачей, привлекая 5-ю размерность пространства и времени бессмысленно. Это доказано 100 летней работой математиков.

Т.е. существует два типа электромагнитных и гравитационных волн.

1. Малой амплитуды (как волны на воде от упавшей капли. Пример: свет от фонарика и гравитационные волны от притягивающей Луны).Электромагнитные описываются уравнением Максвелла.Гравитационные описываются уравнением Эйнштейна.

2. большой  амплитуды (как шаровая молния,  черная дыра). Электромагнитные описываются уравнением Янга-Миллса.

Гравитационные-Янга-Миллса-Хиггса.

Он не знал, что некоторые явления электромагнитной природы не описываются ур-ем Максвелла, а более сложным ур-ем Янга-Миллса.
Он не понимал, что квантовые явления нельзя объединять с явлениями, описываемые  детерминистским хаосом ( т.е. турбулентностью).

Гравитационные и электромагнитные волны малой амплитуды движутся со скоростью света. Это всегда релятивистские и одновременно квантовые обьекты.

Мы видим свет. Это одновременно поток квантов — частиц и волн. При больших амплитудах токов, напряжений, поток фотонов излучается молнией. Её поверхность  нелинейная, негладкая, несимметричная функция… Возникает предположение, что  рост деревьев, форма их стволов, как то связан с параметрами электрической молнии. Их формы немного похожи.

деревья также похожи на молнии и русла рек.