twitterの問題12の解答

波動

<解答>

まず,与えられたグラフは$t=0$のときの波の様子を表しているので,(波の写真をとったと思えばいい),波1個分の長さ,つまり波長を読み取ることできる.波長は$\lambda=2a$.

一方,原点での振動が$y=\sin bt$ということから,原点Oの振動の時間変化のグラフをかくと次のようになる.

一番変位が大きくなったときの時刻を$t_{0}$とし,次に変位が大きくなるまでの時間が周期$T$であるから,この位相の差が$2\pi$なので

$bt_{0}+2\pi=b(t_{0}+T)$ $\therefore\,\, T=\dfrac{2\pi}{b}$

$\lambda=2a,T=\dfrac{2\pi}{b}$から,波の基本式より波が伝わる速さ$v$は

$v=\dfrac{\lambda}{T}=\dfrac{2a}{\dfrac{2\pi}{b}}=\dfrac{ab}{\pi}$(答)

また,原点は$y=b\sin bt$で振動するので,$t=0$の次の瞬間は上に変位する.すると,$t=0$の次の瞬間の波は次図の点線になると予想できる.

つまり,波は$x$軸負の方向に伝わっている.(答)

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