[動画つき]さくさく解ける!縦波を展開するためのマル秘のコツ!


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縦波の作図できるんだけど、何をやっているのかわからない!

縦波の横波表記の本当の意味

ばねを机の上に広げておいて上下に振ると横波となり伝わっていきます。このとき手の位置から波が発生しているので、その場所を波源といいます。またバネを押したり引いたり、前後に振動させると密度の高い部分(密)と低い部分(疎)が伝わっていきます。これを縦波といいます。

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 縦波において媒質は進行方向に対して前後に振動しており、一見すると横波とは様子がずいぶん違って見えます。しかしその違いは媒質が上下に振動するのか、前後に振動するのかの違いによります。

よくみるのは、横波表記された縦波の様子なのですが、この横波表記の縦波がどのように作られているのかを、こちらの動画にまとめましたので、御覧ください。

○ 横波表記から縦波へ!3ステップ解法

実際のセンター試験や個別入試などのテストでは横波表記をされた縦波について解析をしていく問題が出題されます。

例えば次の図は横波のように見えますが、縦波の様子を表しています。y軸の正の向きが「媒質の速度方向への変位」を、負の向きが「逆向きの変位」を示しています。

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 ではこれを縦波に戻してみましょう。

縦波の3ステップ解法

1 ボールを置き、上下に矢印を伸ばす
2 矢印が上に伸びたら速度の方向に、矢印が下に伸びたら逆方向に倒す
3 矢印の頭にボールを移動させ「疎」「密」を記入する

1 ボールを置き、矢印を上下に伸ばす

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2 矢印が上に伸びたら波の進行方向に、矢印が下に伸びたら逆方向に倒す

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y軸正の向きが、媒質が普段いる場所よりも前にいることを示していますので、上に伸びた矢印は前に倒します。逆に負の向きに伸びた矢印は後ろに倒します。

3 矢印の頭にボールを移動させ「疎」「密」を記入する

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 ボールが集まっている「O」や「D」に密と書きます。対してボールが離れてしまっている「B」や「F」に疎と書きましょう。これで完成です。このように縦波は横波のように表記してあることが多いので、その時々の縦波の様子に戻せるようにしておきましょう。

練習問題!

それでは次の問題に挑戦してみましょう!

次のようなy-xグラフがあったとします。これは縦波を横波で表したものです。

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さて、A〜Eの場所で、
(1) 密な部分と疎な部分を答えなさい。
(2) 止まっている媒質を答えなさい。
(3) 右に最もはやく動いている媒質を答えなさい。

答えはこちらの動画を御覧ください。

もう縦波と横波で迷いませんね!

それでは!Enjoy science!

波の情報をまとめたセンター試験の問題集をかきました。もしよかったら立ち読みしてみてください!

次の科学のタネ

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波の基礎で躓いていませんか?

SPECIAL THANKS

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以前から「高校物理のイメージ教材」を運営している湯淺弘一先生のファンで、
サイトを授業で使わせて頂いておりました。

また湯淺先生とは、拙著「ぶつりの123波動編」が完成したときに、
先生のサイトからいろいろ学んでいたので、本を送らせていただいたこともあります。

今回の動画で使われている波のフラッシュ動画は湯淺先生にご許可をいただき、
使用させていただいたものです。

改めて感謝申し上げます。

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