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Surface Wave

Explores waves on the surface of a medium.

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표면파

표면파

파도와 표면파

커다란 파도가 이 서퍼에게  파도타기의 큰 기쁨을 안겨주고 있다. 올라가는 파도가 그를 위로 끌어올린 다음 깃털처럼 가볍게 앞쪽으로 밀어버린다. 이 서퍼가 해야할 일은 단지 서핑보드 위에서 균형을 유지하는 것이다. 파도의 놀라운 힘이 나머지 일을 다 알아서 한다.  이 사진의 바다 파도는 표면파의 한 예이다. 

표면파

표면파 ( surface wave) 는 매체의 표면을 타고 이동하는 파동이다. 매체란 파동이 타고 이동하는 물질이다. 바다의 파도는 가장 잘 알려진 표면파의 예이다.. 파도는 바다와 대기 사이의 물표면 위로 이동한다. 

Q:  무엇이 바다의 파도가 생기게 하는가? 

A:  바다 파도의 대부분은 물 위로부는 바람이 그 원인이다. 이동하는 공기의 분자가 자신의 일부 에너지를 바다물의 분자에게 전달한다. 그 에너지가 바닷물 표면의 파동을 통해 이동한다. 바람이 세게 불수록 파도가 커지고 그들의 에너지도 커진다. 

매체의 운동

표면파는 황파와 종파가 결합된 것이다.  횡파는 메체의 입자들이 파동의 이동방향과 수직인 위아래로 진동하는 파이다. 반면에 종파는 메체 입자들이 파동 진행방향과 같은 방향으로 진동하는 파이다. 표면파에서는 메체입자들이 위아래와 함께 앞뒤로 운동을 하며 결국 전체적으로는 원운동을 하게 된다.  이 표면파에서의 입자의 운동을 아래 그림과 다음 사이트에서 볼 수 있다.: http://www.youtube.com/watch?v=7yPTa8qi5X8

표면파에서 입자가 어떻게 움직이나: 파동의 방향( -->) , 매체의 개별입자가 파동의 에너지가 통과할 때에 원형으로 움직인다

파도는 왜 부서지나?

깊은 물에서는 물의 입자들이 단지 원형으로만 움직이며, 이들은 파동의 에너지에 의해 해변 가까이로 이동되지 않는다. 그러나 물이 얕은 해변 가까이에서는 물의 행동이 달라진다. 아래의 그림에서와 같이 얕은 물에서는 파동이 바닥에 끌리기 시작한다. 이는 마찰을 발생시켜 파동 아래쪽의 속도를 낮추나 파동의 위쪽은 계속 같은 속도로 이동한다. 이 속도의 차이가 파동을 더 가파르게 만들어 결국 넘어지고 부서지게 만든다.  이 철석거리는 파동이 해변의 파도를 만든다.    

Q:  이 그림에서 파동이 해변에서 부서진다. 파도는 어디에서 파동을 잡으려 할까? 

A:  파도는 파동이 해변으로 기울어 가파라졌던 곳의 파동을 잡으려 할 것이다.   

요약

  • 표면파는 매체의 표면을 따라 이동하는 파동이다. 바다의 파도는 표면파의 대표적인 예이다.  
  • 표면파에서 매체의 입자는 앞뒤 및 위아래로 움직여 결국 원운동을 하게 된다. 파동이 지나갈 때에 이 입자들은 해변 쪽으로 가까이 이동하지 않는다. 
  • 해변 가까운 곳의 낮은 물에서는 파동의 바닥이 끌리기 시작한다. 파동의 위는 같은 속도로 움직이나 파동의 아래는 마찰에 의해 속도가 늦어진다. 이에 따라 파도가 날카로워지기 시작하고 결국 넘어져 해변의 파도로 부서진다. 

용어

  • 표면파(surface wave) : 횡파와 종파가 결합하여 매체의 표면으로 이동하는 파동  

연습

다음 사이트에서 서핑과 바다의 파동에 대하여 읽고 아래의 질문에 답하라.   http://www.exploratorium.edu/theworld/surfing/makingwaves.html

  1. 수조에서 어떻게 바다 파도의 모의실험을 하는지 설명하라.  
  2. 왜 바다의 파도가 먼 태풍에서 시작되면 더 커지나?  
  3. 서핑하기에 좋은 파도가 만들어지는 3가지 요인을 확인하라.  

복습

  1. 표면파란 무엇인가?
  2. 표면파에서 매체입자는 어떻게 운동하는가? 
  3. 표면파가 물이 낮은 해변에 도달하면 어떻게 변하는지 설명하라.  

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