Wasser, Wind und Wellen (2)
Die Ausbreitung einer solitären Welle wurde erstmals 1844 von
John Scott Russell
beschrieben:
"I was observing the motion of a boat which was rapidly drawn along a narrow
channel by a pair of horses, when the boat suddenly stopped - not so the mass
of water in the channel which it had put in motion; it accumulated round the
prow of the vessel in a state of violent agitation, then suddenly leaving it
behind, rolled forward with great velocity, assuming the form of a large solitary
elevation, a rounded smooth and well-defined heap of water, which continued
its course along the channel apparently without change of form or diminution
of speed. I followed it on horseback, and overtook it still rolling on at a rate
of some eight or nine miles an hour, preserving its original figure some thirty
feet long and a foot to a foot and a half in height. Its height gradually diminished,
and after a chase of one to two miles I lost it in the windings of the channel.
Such in the month of August 1834, was my first chance interview with that singular
and beautiful phenomenon..."
1895 fanden
Korteweg
und de Vries eine Differentialgleichung für Flachwasserwellen,
die eine Basis für die analytische Untersuchung dieses Phänomens
der solitären Wellen lieferte. Für solitäre Wellen heben sich die Effekte
von Dispersion und Nichtlinearität gerade auf. Bei Dichtedepressionen verstärken
sich die Effekte, so daß diese in Wellenzüge auseinanderlaufen.
Versuche im Wellenkanal
Ein Styroporblock am linken Ende des 2m langen Kanals dient als Verdränger zur Erzeugung
der solitären (oder periodischen) Welle. Am rechten Ende kann das Wellenbrechen in einem Bereich
abnehmender Wassertiefe demonstriert werden. Die Reflexion von Wellen am Ende
des Kanals wird durch einen keilförmigen Schwamm unterdrückt.
Die zirkulare Strömung in der Wellenbewegung wird durch einen Korken
sichtbar gemacht.
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