Wasserwellenbruch

Eine der wenigen Ausnahmen vom Superpositionsprinzip sind hohe Wasserwellen. Diese haben generell die Form von umgedrehten Rollkurven (Zykloiden). Darunter versteht man die Bahnen von Punkten auf rollenden Rädern. Je nach deren Lage entstehen dabei mehr oder weniger spitze Bahnen (folgende Abb.). Befindet sich der Punkt außerhalb des Rollradius (das kann z. B. bei Eisenbahnrädern der Fall sein), dann haben die Rollkurve Schleifen (e). Punkte unter dem Rollniveau bewegen sich also tatsächlich gegen die Rollrichtung (F21)!

Wenn du die Abbildung verkehrt ansiehst, dann zeigen a bis d mögliche Formen einer Wasserwelle. Höher als bei d kann die Welle natürlich nicht werden, weil dann müssten die Wasserteilchen einen Looping machen. Wellenhöhe (Kreisdurchmesser) und Wellenlänge (Kreisumfang) verhalten sich wie `1:\pi`(siehe d). Eine Wasserwelle kann also nur rund 1/3 so hoch wie lang werden. Würde sich durch Überlagerung von Wasserwellen eine größere Höhe ergeben, bricht die Welle - das Superpositionsprinzip gilt also nicht mehr.

Beispiele für Rollkurven. Die Zahl gibt die Entfernung des beobachteten Punktes vom Mittelpunkt in Radien an. Eine Zahl größer als 1 ist nur auf Schienen möglich.