물결파는 횡파인가?

고등학교 참고서에서 물결파를 횡파로 기술한 것을 본 적이 있습니다. 하지만, 물결파는 횡파가 아닙니다. 먼저 횡파를 살펴 보겠습니다. 다음은 횡파의 진행과 매질의 운동을 보여주는 애니메이션입니다. 매질이 진행 방향에 수직한 방향으로만 진동하고 있습니다.


영상 출처: http://www.wikipedia.com/

다음은 수면에서 발생한 물결파의 모습입니다.

영상 출처: http://www.wikipedia.com/

물결파는 횡파가 아닙니다. 그렇다고 해서 종파도 아니구요. 물결파는 진행 방향에 대해 수직한 방향과 나란한 방향으로의 운동 성분을 모두 가지고 있습니다. 그렇기 때문에 물결파는 횡파 및 종파와는 달리 고유하게 취급되어야 합니다.

물결파는 파동의 진행에 따라 다음과 같이 순행 타원 운동을 합니다. 진폭은 수심에 따라 감소합니다. 수심이 큰 곳에 비해 수심이 작은 곳일수록 이심율이 더 큰 운동을 합니다. 

다음은 물결파 애니메이션입니다.

 
출처: Dr. Dan Russell, Kettering University Applied Physics

물결파는 지진에 의해 발생하는 표면파 중 레일리(Rayleigh) 파와 매우 비슷합니다. 차이점이라면 물결파가 순행 타원 운동을 하는 데 반해 레일리 파는 역행 타원 운동을 한다는 것입니다. 다음은 역행 타원 운동을 하는 레일리 파의 전파 및 진동 애니메이션입니다.

출처: Dr. Dan Russell, Kettering University Applied Physics

<읽어볼 자료>
Wikipedia, http://www.wikipedia.com
Daniel A. Russell, http://www.kettering.edu/~drussell/Demos/waves/wavemotion.html
파인만의 물리학 강의, v.1, 리처드 파인만 등

조영우

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