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波動の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校物理 波動

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。

ある時刻の波形(矢印は波の進む向き)

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(4 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 音の伝わり方と大きさ・高さ
  2. 音の振動数と波形
  3. 速さと平均の速さ
  4. 波の要素と波の基本式

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

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。

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