24
10 弦を伝わる波
目的 Jのd
弦を伝わる波の速さと, 波長,振動数との関係を調べる。
仮説の設定
弦を伝わる波の速さゃは, 張力と線密度で決まる。 弦を伝わる波の振動数f, 波長入と速さと
の間には,p=
の関係がある。
使用器具
プラスチックばねまたはゴム管,巻尺, ストップウォッチ
T 後2000!
実験
(1) プラスチックばねの一端を壁に結び付けて、 他端を片手で引き, 図1のように,プラスチック
ばねの途中の部分をつまみ上げてはなす。右に進んだパルス波が, プラスチックばねを伝わって
壁で反射してくることを確認する(プラスチックばねを持つ手のところでパルス波が反射すると
きには手ごたえがあるので,目でパルス波が確認できなくてもわかる)。
000000000000m
プラスチックばね
0000000000000000000000000000000000000000
L
図1
(2) プラスチックばねを少し短く持って(1)と同じ長さまで引くと, 張力が増す。この状態でプラスチッ
クばねの途中の部分をつまみ上げてはなす。パルス波の速さは(1)と比べてどのように変わるか。
(3) (1)の実験で,図2①のようなパルス波が右に進行して壁で反射した後の波形を図2②に記入する。
参考:波形の観察は写真やビデオに記録する方法もある。
(2
図2
(4) プラスチックばねの張力や長さを同じにしたままで, (1)で行ったように, パルス波が5回往復
する時間を測定して, 表1に記入する。この結果より, 弦を伝わる波の速さゅを求める。
(5) プラスチックばねを持つ手をすばやく振動させると, 図3のような一見して進行していない波
ができるが,プラスチックばねの各部分は振動を繰り返している。このような波を定常波という。
このとき定常波は, AからGの向きに進む波と, 反射してGからAの向きに進む波とが重なり
合ってできる。図のA, C, E, Gを定常波の節, B, D, Fを腹という。入は進行している波の
波長である。張力カ,長さ,振動数等を変化させて, 腹の数の違う定常波を安定して起こしてみる。
