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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

軸上を進む正弦波があり、位置 、時刻 における媒質の変位 が次の式で表される。

位置 、時刻 における媒質の変位 は何 m か。有効数字 2 桁で答えよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(21 技能)

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

技能「正弦波の式」を使います。与えられた式に、指定された と をそのまま代入すれば変位が求まります。

ヒント 2

まず括弧の中 を計算し、それに をかけて の中の角(位相)を求めます。

ヒント 3

括弧の中は となり、位相は です。あとは の値を考えます。

答えと解説

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解説を読む

正弦波の式 と比べると、この波は 軸の正の向きに進む波で、
振幅 、周期 、波長 であることが読み取れる。

指定された位置と時刻 、 を式に代入する。まず括弧の中を計算すると

したがって位相は

単位円より なので

よって、変位は (正の向きに最大)である。

別解

式に , を代入する。
、 なので、括弧内は 。
位相は 。
よって m。
検算:周期 s、波長 m の波で、、 であり、位相差 周期分が に対応する。したがって で、変位は振幅 m に等しい。

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