波動（知識）の問題

$x$ 軸に沿って並んだ媒質の各点が $x$ 軸方向に振動する縦波（正弦波）が、$x$ 軸の正の向きに進んでいる。ある時刻に、各点の $x$ 軸方向の変位を、$x$ 軸の正の向きの変位は $y$ 軸の正の向きに、負の向きの変位は $y$ 軸の負の向きに置きかえて、横波のような $y$-$x$ グラフに表した。

このグラフで、変位が $0$ であり、そこを通って $x$ が増加すると変位が正から負に変わる点を P とする。点 P のすぐ左側（$x$ が小さい側）の媒質は $x$ 軸の正の向きに、すぐ右側の媒質は $x$ 軸の負の向きに変位しているので、点 P は縦波の【 a 】の部分の中心になっている。また、この時刻に点 P の媒質は、【 b 】に、その振動の中で最も大きい速さで動いている。

文中の空欄【 a 】・【 b 】に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

水平に張った十分に長いひもの左端と右端から、それぞれ 1 つずつパルス波を互いに向かい合う向きに送った。左から進むパルス波は高さ $h$ の山の形、右から進むパルス波は深さ $h$ の谷の形をしていて、2 つのパルス波は山と谷が上下逆になっているほかは同じ形・同じ幅である。2 つのパルス波は同じ速さで進み、減衰しないものとする。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「2 つのパルス波がちょうどぴったり重なった瞬間、重なった部分のひもの各点の変位は（ a ）になる。その後、2 つのパルス波がすれ違って離れると、それぞれのパルス波は（ b ）。」

• ア
• イ
• ウ
• エ

水平に張った十分に長いひもの左端を、一定の振動数で上下に単振動させたところ、ひもを右向きに進む正弦波ができた。ただし、波は減衰せずに進むものとする。

この波について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　隣り合う山と山の間隔を、この波の振幅という。
• イ　この波の振幅は、山の頂上と谷の底の高さの差に等しい。
• ウ　ひもの各点は波の進む向きと同じ向きに振動するので、この波は縦波である。
• エ　ひもの各点が 1 回振動する間に、波は 1 波長だけ進む。

一端を壁に固定したひもの他端を一定の振動数で振動させると、壁に向かう入射波と、壁で反射した反射波が重なり合い、定常波ができた。

ひもの端が壁に固定されている場合、その端で反射するとき反射波の変位は入射波の変位と【 a 】になる。そのため、入射波と反射波が重なり合ってできる定常波では、固定された端はつねに【 b 】になる。

文中の空欄【 a 】・【 b 】に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

十分に長いまっすぐなひもの両側から、振幅 $A$・波長 $\lambda$・振動数が等しい 2 つの正弦波を、互いに逆向きに送った。2 つの波が重なり合う部分には、左右どちらにも進まない波（定常波）ができた。ただし、波は減衰せずに進み、ひもの端での反射は考えないものとする。

この定常波について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　隣り合う腹と腹の間隔は $\lambda$ である。
• イ　節の位置では、媒質は振幅 $2A$ で振動する。
• ウ　隣り合う腹と節の間隔は $\frac{\lambda }{2}$ である。
• エ　隣り合う節と節の間隔は $\frac{\lambda }{2}$ である。
• オ　腹の位置は、時間とともに一定の速さで移動していく。