§ 6. Хвилі на воді
Пригадайте
Поняття про хвилі
Ви, напевно, спостерігали хвилі на поверхні води. Коли у водойму потрапляє краплина води або якщо вдарити по воді рукою, то в усіх напрямах водою поширюється хвиля.
Часто можна побачити, як уболівальники на стадіоні підтримують спортсменів, утворюючи «хвилю». Чи переміщуються люди трибунами для цього?
Відповідь на звороті картки!
Щоб створити «хвилю», кілька людей одночасно мають піднятися зі своїх сидінь і згодом сісти на місце. Тобто вони здійснюють коливальні рухи «вгору-вниз», а не пересаджуються на сусіднє сидіння.
Хвиля — це не переміщення води, а коливання її поверхні. Більш наочно процес утворення хвилі на поверхні демонструє модель на малюнку.
Для опису хвиль використовують кілька характеристик, зокрема довжину хвилі та амплітуду коливання.
Розгляньте анімовану 3D-модель та виконайте завдання.
Завдання 1
Хвилі на воді
На поверхні води хвилі виникають переважно під дією вітру. Енергія вітру передається поверхнею води, й виникають хвилі.
Далеко від берега коливання води можуть бути навіть непомітними. Але, коли хвиля наближається до берега, її висота поволі збільшується. А на березі енергія хвилі вивільняється у вигляді переміщення певної маси води, яка набігає на берег, — це прибій. Хоча саме прибій зазвичай (помилково, у побутовому спілкуванні) ми й називаємо хвилями.
Сильний вітер зі швидкістю понад 20 м/с називають штормом. Такий вітер на морі або озері спричиняє виникнення дуже великих і руйнівних хвиль. Саме тому шторм у нас зазвичай асоціюється із сильним хвилюванням моря.
Під час морського шторму в давнину гинуло багато кораблів — їх перекидало або руйнувало енергією хвиль.
Штормові прибійні хвилі також небезпечні: вони можуть нищити прибережні будівлі, кораблі в порту або берегову лінію. Для їхнього захисту будують спеціальні споруди — моли та хвилерізи.
Що більше енергії переносить хвиля, то вона більш руйнівна. Особливо небезпечними хвилями є цунамі. Цунамі виникає під час землетрусу на дні океану.
Допоки хвиля цунамі поширюється на глибокій воді, її можна навіть не помітити, попри те, що вона поширюється зі швидкістю кількасот кілометрів на годину. Біля берега хвиля цунамі уповільнюється, її висота значно збільшується, і вона перетворюється на суцільну рухому стіну води. Під час виходу на берег хвиля може сягати кількох десятків метрів заввишки. Звісно, такі потужні хвилі спричиняють великі руйнування.
Від епіцентру землетрусу до узбережжя цунамі може доходити за кілька годин. За цей час люди спроможні дістатися безпечного місця. На небезпечних ділянках узбережжя встановлюють попереджувальні знаки.
Поміркуйте, які ще явища можуть спричинити цунамі?
Відповідь на звороті картки!
Цунамі може виникнути від падіння великого метеорита. Гігантська хвиля здатна сягати 100 м заввишки й накрити міста по всьому узбережжю. Про такі події ми можемо лише здогадуватися, оскільки падіння великих метеоритів на Землю людство ще не спостерігало (на світлині — припущення художника).
Перегляньте відео про небезпечне явище цунамі та виконайте завдання.
Завдання 2
Використання енергії хвиль
Оскільки морські хвилі переносять багато енергії, то було б необачливо її не використовувати для добування електрики. 1985 року в Норвегії збудували першу дослідну хвильову електростанцію, на якій вивчали можливість використання таких станцій. А від 2008 року в Португалії працює перша комерційна станція, яка постачає енергію в містечко, розташоване неподалік.
Найскладніше — придумати, як саме енергію коливання водної поверхні перетворити на електричну.
Сьогодні існує кілька схем хвильових електростанцій. Натисніть на картки, щоби дізнатися, як використовують енергію хвиль для отримання едектроенергії.
Унаслідок притягання Місяця на Землі трапляються припливи та відпливи. Їхню енергію також можна використовувати для добування електрики на припливних електростанціях.
Використання енергії хвиль і припливів — один із напрямків переходу людства на відновлювані джерела енергії.
Завдання 3
Підсумуємо
Завдання 4
Завдання 5
Ключова думка параграфа
Хвиля переносить енергію, а не речовину.
