הסבר התלמיד:

בתצלום ניתן לראות טיפת מים שנפלה מגובה אל כלי מלא מים, כאשר פגעה הטיפה בפני המים היא יצרה גלים מעגליים וקפצה למעלה עקב ההתנגשות במים.

אז מה הוא בעצם גל ?

גל, הינו " הפרעה " מחזורית, המתקדמת במרחב, שאינה כרוכה בהזזה ממוצעת של התווך. בחיי היום יום אנו רואים סוגים רבים של גלים כמו : - גלי קול - גלי אור - גלי רדיו- גלי ים - גלי אוהדים - ועוד סוגים רבים...

הגלים שאנו רואים בתצלום

בתצלום אנו רואים גלים דו ממדיים, אשר נובעים עקב ההפרעה שהתרחשה - טיפת המים. גלים דו ממדיים מתקדמים לכל הכיוונים במידה שווה על מישור אחד (כמתואר באיור ב'). לעומתם הגלים החד ממדיים מתקדמים בכיוון קבוע על ציר אחד (כמתואר באיור א'). כמו כן גל המים אשר נוצר בכלי הינו גל מחזורי, כלומר, המרחק בין כול שני גלים סמוכים הוא זהה.

הרחבה:

כאשר טיפת המים נופלת לתוך קערת מים ופוגעת בפני המים, קורות שתי תופעות:

1) טיפת המים פוגעת בפני המים ונבלעת, ואז חוזרת ומנתרת החוצה ולמעלה מפני המים. היא נופלת שוב, והתופעה חוזרת באופן חלש יותר עד שהטיפה נבלעת לגמרי. הסיבה לתופעה זו היא שהטיפה שנופלת פוגעת בפני המים ודוחפת איתה פנימה מולקולת מים בהן פגעה. המתיחות שבין מולקלות המים הנוזלי, וכן כוח הציפה מאטות את מהירות הטיפה בחדירתה פנימה ומקטינות את האנרגיה הקינטית שלה, אך באותו זמן מוסיפות לה אנרגיה פוטנציאלית. כאשר הטיפה נעצרת מושך אותה כוח הציפה והמתיחות של פני המים למעלה, והיא מתחילה לצבור מהירות כלפי מעלה, מתנתקת מפני המים ועולה לאויר עד שמהירותה נעצרת והיא מתחילה שוב ליפול. התופעה חוזרת על עצמה כשבכל פעם היא מאבדת אנרגיה ועוצמתה קטנה, עד שהאנרגיה הקינטית והפוטנציאלית נגמרות והמים חוזרים למצב רגוע, כפי שהיה בהתחלה.

2) על פני המים מופיעים גלים בצורת מעגלים שנעים מנקודת הפגיעה של הטיפה, החוצה לכיוון שפת הקערה. ההסבר לתופעה זו מתבסס על התופעה שהוסברה למעלה. טיפת המים שפגעה מבצעת התנדנדות מעלה-מטה. בגלל שבנוזל, כמו מים, המולקולות קשורות זו לזו, המולקלות שהתחילו לנוע לתוך עומק הקערה, מושכות אחריהן את המולקולות שמסביבן, כך שגם הן מתחילות לעלות ולרדת, אולם בהפרש זמן קטן אחרי הטיפה במרכז. וכך גם המולקלות היותר מרוחקות מתחילות בתנועה של התנדנדות. כל המולקולות שנמצאות במרחק שווה מהמרכז, נמצאות באותו שלב של ההתנדנדות, ולכן נראות כמו מעגל שמתקדם מהמרכז החוצה.

עוד על מתח פנים

בכל נוזל כוחות בין מולקולאריים יגרמו למולקולות הנוזל להמשך זו לזו. כוחות אלה ידועים בשם "כוחות מלכדים" (cohesive forces) בתוך הנוזל מולקולה מוקפת מכל הכיוונים במולקולות אחרות ולכן כוחות המשיכה מבטלים זה את זה והכוח השקול על מולקולה כזו הוא אפס. לעומת זאת, על מולקולה הנמצאת על פני המשטח המפריד בין הנוזל לבין תווך אחר, כמו אוויר למשל, פועלים כוחות המשיכה רק כלפי מולקולות הנוזל ולכן שקול הכוחות הפועלים עליה יהיה כלפי פנים הנוזל (ראו איור). כתוצאה מכך מתנהגת השכבה החיצונית של הנוזל כמו קרום מתוח, בדומה להתנהגות של בלון מלא, הנוטה לצמצם את שטח הפנים שלו. שינוי במתח הפנים, בדומה לניפוח או התכווצות של בלון, משנה את האנרגיה האלסטית של פני הנוזל. אפשר אם כן להגדיר את מתח הפנים על ידי תוספת האנרגיה (בג'אולים) הדרושה כדי להגדיל את שטח פני הנוזל ביחידה אחת (מטר רבוע). תוצאת ההתנגשות בין טיפת נוזל הנופלת ופוגעת במשטח של נוזל תלויה במהירות הפגיעה ובמאפייני מתח הפנים של הטיפה ושל הנוזל. ההתנגשות של טיפת נוזל עם משטח של נוזל יכולה להסתיים בכך שהטיפה תצוף על פני הנוזל, תקפץ מפני הנוזל, להיטמע בפני הנוזל או להתנפץ על פניו.