お弁当のフタで波の動きを感じよう！
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
海の波、コンサートで揺れるペンライトの光、そして今あなたが聞いているかもしれない音… 私たちの世界は「波」であふれています。でも、不思議に思ったことはありませんか？ 海の波は岸に押し寄せてくるのに、そこに浮かぶボールは上下に揺れるだけ。スタジアムで起こるウェーブは観客席をぐるりと一周しますが、一人ひとりはその場で立ったり座ったりしているだけです。
波は「進む」のに、波を伝えるものは「その場に留まる」。このなんとも不思議な現象を、どうすれば目で見て理解できるでしょうか？今日は、そんな波の正体を解き明かす、とっておきの秘密道具をご紹介します！
見えない「動き」を、見えるようにしたい！
理科の授業で波の動きと、波を伝える「媒質（ばいしつ）」の動きの違いを説明するのは、先生にとっても悩みのタネです。「波が進むなら、媒質も一緒に進むんじゃないの？」という疑問は、とても自然なものだからです。このもどかしさを解消したい！という思いで作ったのが、この手作り立体モデル。なんと、お弁当のフタを16枚重ねて作りました。
一枚一枚のフタに、少しずつずらした波の形を描き、それを重ねることで、波の「時間変化」を空間的に表現しています。百聞は一見に如かず。まずは、こちらの動画をご覧ください。
波が運ぶのは「エネルギー」というメッセージ
動画の中で、波形全体は右へ右へと進んでいくように見えますね。これが波の進行です。では、フタに貼られた青いシールに注目してください。シールは右へ進むのではなく、その場で上下に振動しているだけなのがわかります。このシール一つ一つが、水や空気の粒といった「媒質」の動きを表しているのです。
つまり、波とは「物質そのものが移動するのではなく、振動という『状態』、すなわちエネルギーが隣へ隣へと伝わっていく現象」なのです。まるで伝言ゲームのようですね。言葉という「情報」は伝わりますが、伝えた人自身は移動しません。
金色のシールが教えてくれること
さらに、金色のシールにもご注目。青いシールの少し後ろで、全く同じように上下の振動を繰り返しています。これは、波のエネルギーが少し遅れて伝わってきたことを示しています。このモデルを使えば、波が時間差で伝わる様子まで、直感的に理解できるのが素晴らしいところです。このように、媒質の振動方向と波の進行方向が垂直な波を「横波」といい、光や地震のS波などがその仲間です。ちなみに、媒質が前後に振動する「縦波」の代表は「音」です。
みなさんの周りには、どんな波が隠れているでしょうか？ぜひ、このモデルをヒントに、身の回りの不思議を探求してみてください。もし「こんな面白い教材があるよ！」という情報があれば、ぜひ教えてくださいね！
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