파동이 나르는 에너지 (진폭과 에너지)

Energy carried by waves

바다의 파도는 물을 싣고 오는 걸까요, 아니면 다른 무엇을 싣고 오는 걸까요?

무슨 일이 일어났나

파도(파동)는 물을 멀리 실어 나르지 않고, 출렁임의 에너지를 이웃한 물에 넘겨주며 나아갑니다(NOAA).

물결이 나르는 에너지는 높이에 그냥 비례하지 않고 높이의 제곱에 비례해서, 높이가 2 배면 에너지는 4 배가 됩니다(한국해양과학기술원).

점 하나에서 퍼지는 물결은 원 둘레가 길어질수록 에너지가 얇게 나뉘어, 엔진의 정상 상태 계산에서 거리가 4 배(5 cm → 20 cm)면 높이가 정확히 절반(4.47 → 2.24)이 됩니다.

높이가 절반이면 에너지는 1/4 이고 원 둘레는 4 배이므로, 둘레 전체에 담긴 에너지는 그대로입니다 — 에너지가 사라진 것이 아니라 넓게 퍼진 것입니다.

바다에서는 바람이 물결 마루보다 빨리 불어야 바람의 에너지가 물결로 옮겨 가 파도가 자랍니다(NOAA).

📸 진짜 모습

2016 년 2 월 13 일 미국 캘리포니아 산타크루즈 서쪽 절벽에 큰 파도가 부딪혀 부서지는 모습입니다.불러오는 중…📸 사진

2016 년 2 월 13 일 미국 캘리포니아 산타크루즈 서쪽 절벽에 큰 파도가 부딪혀 부서지는 모습입니다.

출처: USGS / Coastal and Marine Hazards and Resources Program · 퍼블릭 도메인 · USGS 원본 ↗

💡 생활 속 예시

  • 태풍이 멀리 지나간 다음 날 바닷가에 가 보면, 바람은 잦아들었는데도 큰 너울이 해안까지 밀려와 하얗게 부서집니다.
  • 욕조 가운데에 물방울을 톡 떨어뜨리면 처음 동그라미는 또렷하지만, 욕조 벽에 닿을 즈음엔 물결이 거의 보이지 않을 만큼 낮아집니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

  • 파도는 바닷물을 해안까지 실어 온다.

    파도는 물이 아니라 에너지를 바다 건너로 전달합니다. 출처

  • 파도 높이가 2 배가 되면 에너지도 2 배가 된다.

    파랑의 단위 넓이당 에너지는 파고의 제곱에 비례해, 높이가 2 배면 에너지는 4 배입니다. 출처

누가 왜 찾았나

바다의 파도 에너지는 대부분 바람에서 옵니다. NOAA 국립기상청의 해양 교재는 바람이 물결 마루보다 빠르게 불어야 에너지가 물결로 옮겨 간다고 설명하고, 시속 약 53 km(30 노트)의 바람이 24 시간 동안 340 마일(약 550 km)의 바다 위를 불면 유의 파고가 약 5 m 가 된다는 예를 듭니다. 파도 높이를 재는 일은 바다가 바람에게서 받은 에너지를 가늠하는 일이기도 합니다.

확인된 값

파랑의 단위 면적당 에너지는 파고(물결 높이)의 제곱에 비례 — 높이가 2 배면 에너지 4 배
E ∝ H² 출처
파고 = 골(파곡)에서 마루(파봉)까지의 연직 거리
trough-to-crest 출처
얕은 바다에서는 파속 · 파장이 줄어 단위 면적당 파랑 에너지가 커지고 파고도 높아진다
shallow → E per area ↑ 출처
파도는 물이 아니라 에너지를 실어 나른다
energy, not water 출처
바람이 물결 마루보다 빨라야 에너지가 물결로 옮겨 간다
wind speed > crest speed 출처
53 km/h(30 노트) 바람이 24 시간 동안 340 마일 바다 위를 불 때 유의 파고 약 5 m (17 ft)
5 m 출처

교육과정에서는

  • 잉글랜드 · KS3 Physics: Energy and waves
  • 호주 v9 · AC9S9U04

출처

이어서 보기

같은 단원 · 파동의 기초

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