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海洋科學組
「放浪不羈-討論深水波與淺水波的傳遞波速」

  • 參賽者:
    • 台南市公立新市區南科國際實驗高中(含附中小) 欒僑敏 同學
    • 台南市私立新營區興國高中(含附中) 李昇哲 同學
    指導老師:
    • 台南市公立新市區南科國際實驗高中(含附中小) 李睿益 老師
  • 作品說明

    高一在上地科課時,在地科課本上面看到了水面上水波震盪的方式為圓形波,水面下水分子也會震盪,但震盪幅度會隨著深度遞減,因此水到一定深度,水分子便不再震盪維持靜止。

    於是我們就想說「若在淺水區,由於深度較淺,與海底接觸的水分子有可能仍然保持震盪,海面下沙地是否會與上面水分子產生摩擦而影響波速?」另外課本上亦標示出深水波的波速與波長有關,淺水波波速則與深度有關,是否真的是如此?

    本篇內容即在討論海浪的波速問題。在淺水波實驗中,我們除了改變水深以外,也嘗試改變水底接觸面性質,我們兩個壓克力水槽中對照組只放清水實驗組則在底部放置細沙,以塑膠板一次擾動水面產生水波,測量水波來回壓克力水槽的時間,再轉換成波速。

    深水波的實驗中,我們利用水波槽實驗組,上方放置透明容器裝水模擬深水波環境,改變頻率,以尺測量投影波長,再以相似三角形的概念換算出實際波長,測量其波速變化。

    實驗結果發現:淺水波波速會和地形有關,水深越淺,水面越接近沙地,波速越慢。深水波波速則是波長在1.5公分以內,水的表面張力影響大於重力。波長愈小波速愈快。波長大於1.5公分以上,重力影響會大於表面張力,此時波長愈大,波速越快。

    高一地科課本淺水波公式是忽略地形影響結果,深水波公式則是在波長1.5公分以上有近似結果。



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