La question:
Pourquoi les vagues se déplacent-elles à la surface de l'eau ?
Vont-elles à la même vitesse si elles sont hautes ou si elles sont petites ?
A) Tout d'abord: l'eau non soumise au vent ni à une pente est immobile.
Pour un volume choisi au sein du liquide de façon arbitraire, il n'y a pas de mouvement .
Pourquoi cela ? : parceque l'ensemble des forces extérieures à ce volume a une résultante nulle. (vecteur poids + vecteur poussée d'archimède = 0)
C) L'eau est incompressible: le volume qui se trouve poussé vers le bas s'échappe latéralement.
Il soulève les volumes adjacents. La surface se trouve donc élevée autour de la zone enfoncée. Comme la vitesse de la perturbation est la même dans toutes les directions, la zone soulevée est un cercle centré sur la perturbation initiale.
L'eau qui s'est élevée au dessus de la surface est soumise à des forces:
Le poids, la poussée d'Archimède, le frottement visqueux avec les éléments de liquide voisins. Le poids l'emporte et ralentit l'ascension du volume. Comme avec un ressort. Ce volume atteint une altitude maximale puis redescend sous l'action de son poids.
Lorsque ce volume s'enfonce sous le niveau du plan d'eau, c'est la poussée d'archimède qui devient la plus forte. Elle freine la descente, l'arrête et entraîne le volume à remonter. En l'absence de frottement visqueux, le mouvement serait périodique. Il s'amortit en fait par les frottements.
B) Si nous perturbons ce liquide en un lieu ...
A sa surface par exemple:
Nous provoquons l'enfoncement d'une partie de la surface en jetant une pierre dans l'eau. Ou un sucre dans la tasse à café. Ou un iceberg qui se détache d'un glacier. Ou un flanc de volcan qui glisse dans la mer...
