Estoy haciendo un experimento que gira en torno a dejar caer un objeto en un recipiente con agua.
Cuando aumento la masa del objeto, ¿aumentará la velocidad de las ondas de agua cuando el objeto se deje caer en el recipiente?
¿La energía cinética proveniente del objeto transferirá su energía a la onda de agua, aumentando así la velocidad de la onda de agua? Si es así, ¿cuál es la relación entre la energía cinética y la velocidad de las ondas de agua?
No, la velocidad de las partículas de agua y la velocidad de propagación son dos cosas diferentes. Al excitar la ola con mayor energía, aumenta la amplitud de la ola y esto se traduce en mayores desplazamientos y mayores velocidades de partículas (esta es la velocidad del agua que oscila hacia arriba y hacia abajo). La velocidad de propagación depende solo de las propiedades del agua y quizás de la profundidad del tanque (depende del tipo de olas).
Por supuesto, esto es cierto para el régimen lineal, que es lo que probablemente tengas. Para amplitudes muy grandes, las ondas pueden volverse no lineales y la velocidad de propagación puede depender de la amplitud y la frecuencia.
Clásicamente, la velocidad de una onda solo depende de las propiedades del medio. La velocidad está dada por
donde T es la fuerza restauradora que devuelve el sistema al equilibrio (por ejemplo, tensión en una cuerda) y es la inercia que resiste ese cambio (por ejemplo, la masa de una cuerda). Al considerar pequeñas perturbaciones en aguas profundas donde no hay movimiento horizontal de partículas, esta ley se aplica sin correcciones adicionales.
Al dejar caer un objeto más masivo en el agua, la profundidad a la que penetra debería aumentar y, por lo tanto, debería cambiar la amplitud de las ondas resultantes.
Sin embargo, si el objeto crea suficientes perturbaciones y vórtices cuando ingresa al agua, puede afectar la velocidad de la ola localmente.
Realmente la mejor manera de averiguarlo es probarlo.