twitterの問題15の解答

波動

<解答>

まず,問題の図は「波の写真」であることを意識する.

腹というのは,十分時間をかけて観察したときに媒質の振動の振幅が最大の場所で,節というのは,十分時間をかけて観察したときに媒質が一切振動しない場所である.

なので,「波の写真」からそれぞれの媒質がどのように振動しているかを予想しなくてはいけない.

まずは,下図のように,今現在の山の部分(赤丸),谷の部分(青丸),変位0の部分(白丸)で印をつけてみる.

次に,これらの印が次の瞬間どの方向に移動するかを考える.

そのために,次の瞬間の平面波がどのように動くのかを考えればよい.下図では,赤丸の腹に着目している..

その結果,すべての山,谷,変位0の印は下方向に移動していることがわかる(下図).

下図のAに着目してみる.Aの場所は今現在は山であるが,すぐ上にある青丸(谷)がやってくるのでいずれ谷となってしまう.さらに時間が経過すると赤丸(山)がやってくるので山となる.

Aを観察していると,山→谷→山→谷・・・となり,大きく振動しているつまり,Aを通る縦のラインはすべて腹であり,これを結んだものが腹線である.

一方Bに着目すると,今現在は変位0で,さらに上にも白丸があり,いつまでたっても変位が0である.

したがって,Bを通る縦ラインは節線となる.

以上から答は下図となる.

※ 次の記事でも平面波の紹介をしています.ぜひ読んでみてください.

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