从波的叠加看水花中心冲天水柱的成因

近日，安徽池州一中詹善生老师对水花中心的冲天水柱开展了一些有意思的研究。微主一时技痒，另辟蹊径，依托几何画板软件，从波的叠加角度分析了水花中央冲天水柱的成因。

国外水波研究中心视频

如果向平静的水面中扔一颗石子，石子在落水点会将水向四周推出，随后水从四周回流，在中央聚集、隆起，形成冲天水柱，冲天水柱在表面张力作用下收缩成水滴状，就是大家在纯净水广告中常常见到的样子。

实际上，水花中央冲天水柱的的成因，可以从波的叠加的角度得以解释。四周的水向中央回流的过程中，可以看做一组从四周向中央匀速转播的波的叠加。

在几何画板中构造两列从两侧向中央传播的孤波，在逐渐接近中央的时候，波峰逐渐增大，最后在中央区域重叠，干涉，形成冲天水柱。

水波从四周向中央传播

水波从四周逼近中央

水波波前抵达中央

四周水波在中央区域发生干涉

形成冲天水柱

在向中央传播的过程中，波的能量越来越聚集，波幅越来越大，最后在中央汇聚，叠加形成冲天水柱；最后彼此相互穿越，继续向远离中央的方向传播。

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