波動を描いて理解する!Grapherで学ぶ新しい物理(Geogibraでも可)

サイエンストレーナーの桑子研です。このサイトで科学を一緒に楽しみましょう。

数式でグラフが描ける!?3次元で波の世界を体験しよう!

みなさん、数式を使ってグラフを描いたことはありますか?高校生や中学生でも、数式さえ理解すれば、自分の好きな図形をどんどん描けるようになります。しかも、それが3次元でも!(ニヤリ)

そう、できるんです!今回は、Macに標準搭載されている「Grapher」を使って、波動の中でも少し難しい「波の干渉」を3次元グラフで表現してみたいと思います!「Geogebra 3D(ジオジブラ)」でも同じことができますので、こちらだとウェブアプリなのでOS問わず利用できます。いろいろな角度から眺めると、波の世界が一気に身近になりますよ。

素元波を描いてみよう!

まずは「素元波」を描いてみましょう。素元波とは、次のような波の基本形のことを指します。数式はこちら!

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この数式をGrapherに打ち込んで、エンターキーを押してみてください!

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感動的なグラフが画面に現れます✨

3Dで波を眺める楽しさ

Grapherでは、グラフをいろいろな角度から観察することができます。断面図を見たり、色をつけたりすると、さらに「波っぽさ」が際立ちますよ!例えばこんな感じ👇

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波の干渉を描いてみよう!

次に、この波をもう一つ用意して「足し算」をしてみましょう。すると…干渉模様が描けます!これがまたすごいんです!波がぶつかり合い、新たな模様が生まれる様子は圧巻です。動いている様子もぜひこちらの動画でご覧ください👇

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Grapherで物理がもっと楽しくなる!

Grapherを使うと、数式がただの文字列ではなく、生き生きとしたビジュアルに変わります。波や干渉といった難しいイメージが、目で見て理解できるようになるんです。物理ってこんなに面白かったのか! と思えること間違いなし!GrapherはMacに標準でついているので、気軽に始められるのも魅力。ぜひ一度試してみてください!(「Geogebra 3D(ジオジブラ)」でも同じことができますので、こちらだとウェブアプリなのでOS問わず利用できます。)

数式を片手に、3次元の世界を旅してみましょう!物理がもっともっと楽しくなるはずです。 🎉

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