Due liquidi

Le onde che disturbano l'equilibrio della superficie stagnante dell'acqua, che sono formate dopo l'effetto di alcune forze esterne, hanno in qualche modo un carattere doppio:

1. Gravitazionale, per le onde generate sull’acqua dalle forze gravitazionali. La velocità v di propagazione dell’onda di una lunghezza d'onda l può essere calcolata dalla seguente formula:

,

(1)

dove il gè l'accelerazione gravitazionale.

2. Capillare, in cui la forza di tensione superficiale ss svolge una funzione significativa. Per tali onde la velocità è descritta dalla seguente equazione:

,

(2)

nella quale r corrisponde alla densità di liquido.

Generalmente, la velocità della propagazione vaso-gravitazionale delle onde è descritta da questa equazione:

.

(3)

Tuttavia questo non è tutto: sul confine fra due liquidi, che non mescolano e che hanno densità differenti, si formano inoltre delle altre onde, come mostra il filmato. Per descrivere la velocità della loro propagazione possiamo impiegare una terza equazione, con una leggera modifica riguardo le differenze di densità:

.

(4)

La suddetta analisi è stata tracciata sul grafico che mostra il rapporto fra la velocità di propagazione delle onde e la loro lunghezza per le onde gravitazionali (linea verde), per le onde del vaso capillare (linea blu), per le onde vaso-gravitazionali (linea rossa) e sul confine fra i due liquidi olio e acqua (linea gialla). Come viene mostrato nel grafico, all'interno della fascia delle onde corte, le onde capillari effettuano il ruolo principale, all'interno della fascia delle onde lunghe il ruolo principale è coperto dalle onde gravitazionali. Le onde all'interno della fascia da 0.1 a 10 centimetri sono di un carattere ibrido.
L'aumento molto lento ed i piccoli valori assoluti dei grafici gialli per il liquido dell'olio-acqua spiega perché l'olio versato sulla superficie ondulata dell'acqua di mare la calma.