波と波がぶつかるとどうなる？Scratchで自作した「重ね合わせ」シミュレーター
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
海で見かける大きな波や、耳に届く心地よい音楽、そしてスマートフォンの通信。私たちの周りは、目に見えるものも見えないものも「波」であふれています。もし、あっちから来た波とこっちから来た波が正面衝突したら、一体どうなると思いますか？実は波には、物質同士の衝突とは全く違う、魔法のような不思議な性質があるんです。
今回は、そんな波の不思議を視覚的に体験できる自作教材をご紹介します！
通勤電車の中で練り上げた「波の合体」シミュレーター
前から「絶対に作りたい！」と心に決めていた教材がありました。それが「波の重ね合わせ」を視覚化するツールです。「スクラッチ（Scratch）を使って、どうプログラミングすれば波の動きをリアルに再現できるだろう？」と、毎日頭をひねっていました。
そして試行錯誤の末、とうとう完成したのがこちらの教材です！
https://scratch.mit.edu/projects/224259809/
Youtubeでも、実際に動かしている様子を公開しています。まずはその滑らかな動きをご覧ください。
波の魔法「重ね合わせの原理」とは？
いかがでしたでしょうか。このシミュレーターでは、画面上部にあるボタンを押すだけで、いつでも好きな波を発生させることができます。
理科の授業で習う「重ね合わせの原理」。これは、２つの波が重なったとき、その場所の高さは「それぞれの波の高さの合計」になるという法則です。
例えば、山と山が重なると、下の図のように驚くほど大きな波になります。これを「強め合い」と呼びます。
逆に、山と谷が重なると、波が打ち消し合って平らになってしまうこともあるんです。最近の「ノイズキャンセリングヘッドホン」は、この原理を利用して、周りの騒音と逆の形の波をぶつけることで音を消しているんですよ。科学の力ってすごいですよね！
「見えない波」をのぞき見る楽しさ
さらに、この教材のこだわりポイントは、「合成波の中身」を透かして見ることができる点です。
大きな一つの波に見えても、その中には元の２つの波が隠れています。重なった後、波は形を崩すことなく、何事もなかったかのようにすれ違って通り過ぎていきます。これを「波の独立性」と言います。
このシミュレーターでは、いろいろな形の波を組み合わせて実験できるようになっています。学校の授業はもちろん、ご自宅でも「もしこの波とこの波をぶつけたら？」と、パズルのような感覚でいろいろ試してみてくださいね！
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