Question

あ

問3で、解答のマーカー部がわかりません。よろしくお願いします。

次に、図1の振動板を取り除き, ついたての隙間をふさぐ。 そして, ついたて
から20cm離れた点 A の位置で水面に浮かべた小球を振動数 5.0 Hz で上下に振
動させると,点Aから波長10cmの円形波の水面波が発生した。 十分に時間が
経過すると,水面上には、ついたてに入射する波とついたてで反射した波が弱め
合う点を連ねた曲線が現れた。 図3中の実線(-) と破線 (-----) は,点Aを
中心に広がる波の、ある瞬間の隣り合う山と谷の波面をそれぞれ表している。た
だし、波がついたてで反射する際に波の振幅および位相は変わらないものとする。
また、水面で発生した波は正弦波と考えてよいものとし、水槽内での波の減衰や
水槽の壁面での反射は無視して考えるものとする。
水面波
① 1
⑤ 5
------
2
------
66
ついたて
図 3
B
10
問3 ついたてに垂直で点Aを通る直線がついたてと交わる点をBとし (図 3),
水面上に波が弱め合う点を連ねた曲線が現れているときを考える。 点Aと
点Bの間を通る弱め合う点を連ねた曲線の本数として最も適当なものを
次の①~⑧のうちから一つ選べ。 ただし、 弱め合う点を連ねた曲線が点A
または点Bを通る場合には,それらの曲線は除いて考えるものとする。
17 本
20cm
n
③3
Ⓒ7
15
44

問3 17 正解 ④
点Aと点Bを結ぶ線分上には,定常波(定在波) ができている。波がついたてで反
射する際に波の位相は変わらない(自由端反射)ので, 自由端であるついたての位置に
は定常波の腹ができている。 また, 波長1=10cmであるから, 隣り合う腹と節の間
隔は1=2.5cm, 隣り合う節と節の間隔は4 =5.0cm となる。 よって, 点 A と点 B
を結ぶ線分上の定常波の節と腹は図イのようになり、 この間には節が4個できている。
弱め合う点を連ねた曲線はこれらの節を通るので,点Aと点Bの間を通る弱め合う
点を連ねた曲線は4本である。
節 腹節腹
A.
20cm
図ｲ
節 腹
5.0cm
節腹
B
2.5cm
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重要 定常波(定在波)
振幅,波長周期の等しい二
つの正弦波が互いに逆向きに進
むとき、合成波はどちらにも進
まず、ほとんど振動しないとこ
ろ(節) と大きく振動するところ
(腹)が交互に並ぶ波となる。 こ
のような波を定常波(定在波) と
いう。 定常波をつくる波の波長
を入とすると、隣り合う腹と腹
(節と節)の間隔は、隣り合う
腹と節の間隔はとなる。