波動の問題
軸の正の向きに進む正弦波がある。この波の波長は で、媒質の各点が 1 回振動するのにかかる時間(周期)は である。この波の速さは何 か。有効数字 2 桁で求めよ。
この問題で使うもの
- 波の要素と波の基本式(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(4 技能)
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ヒント
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ヒント 1
波の要素(波長・周期・振動数)と波の基本式 、 を使います。
ヒント 2
まず で振動数を求め、次に に代入します。
ヒント 3
です。これと を に代入しましょう。
答えと解説
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解説を読む
波の要素と波の基本式を使います。
手順 1:周期から振動数を求める
振動数 は、媒質の各点が 1 秒間に振動する回数です。周期 との間には の関係があります。 なので
手順 2:波の基本式で速さを求める
波は、媒質が 1 回振動する間(1 周期の間)に 1 波長だけ進みます。1 秒間には 回振動するので、1 秒間に だけ進みます。よって波の速さは です。 なので
( と、1 つの式で求めてもかまいません。)
したがって、波の速さは です。
別解
波の基本式 を使う。波長 、周期 より、振動数は となる。よって 。検算: 1 周期の間に波は 1 波長だけ進むので、 となり一致する。