波動の問題
軸の正の向きに進む正弦波があり、位置 、時刻 における媒質の変位 は次の式で表される。
位置 、時刻 における媒質の変位 は何 m か。有効数字 2 桁で求めよ。
この問題で使うもの
- 正弦波の式(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(21 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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
正弦波の式 と見比べて、与えられた式にそのまま と を代入すればよい。
ヒント 2
かっこの中の を先に計算し、それに を掛けて sin の中の角を求める。
ヒント 3
なので、sin の中の角は になる。あとは単位円で の値を調べる。
答えと解説
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解説を読む
正弦波の式の技能を使う。
手順 1:式の形と見比べて読み取る
軸の正の向きに進む正弦波の式は
である。与えられた式と見比べると、振幅 、周期 、波長 とわかる。
手順 2:位置と時刻を代入する
、 を代入すると、かっこの中は
となる。したがって sin の中の角は
である。
手順 3:三角関数の値を求める
単位円で考えると、角 に対応する点は なので である。よって
答えは である。
別解
式に , を代入する。
, なので、括弧内は 。
位相は [rad]。
より、
m。
検算: 周期 0.40 s なので s は と同じ状態。 では で、 なら となり一致する。
よって m。