高校物理

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5分で解ける!反射波の作図に関する問題

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5分で解ける!反射波の作図に関する問題

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この動画の問題と解説

練習

一緒に解いてみよう

波動9 練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業
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反射波と合成波を作図する問題です。 固定端 であることに注目して解いていきましょう。

固定端の反射波は2回折り返す

波動9 練習 (1)問題文 図

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まずは反射波を作図しましょう。 固定端 とあるので、反射点で入射波と反射波の逆の振動になります。

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ポイントは 2回折り返す んでしたね。まず最初に壁の向こう側に通過した波を描き、それをx軸に対して折り返します。その波を壁に対して線対称に折り返すと、反射波を書くことができます。

(1)の答え(反射波)
波動9 練習 図 反射波の描きこみあり
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次に合成波を作図します。入射波と反射波を足し合わせたものが合成波になります。今回、入射波と反射波は真逆になっているので、合成波はプラスとマイナスが相殺されますね。

(1)の答え(合成波)
波動9 練習 図 合成波の描きこみあり

固定端Pには「定常波の節」がくる

波動9 練習、(2)問題文 図

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定常波の節を求める問題です。定常波とは、(1)で求めた合成波のことですね。しかし、(1)で求めた合成波はフラットな状態なので、図を見てもどこが節なのか判断ができません。

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ポイントになるのは 反射点 です。点Pは固定端の反射点であるので、 であることが分かりますよね。ひとつ節が分かれば、 節は等間隔に並んでいる ので他の節も求めることができます。イメージをはっきりさせるために50cmのところが節になっている定常波の図を描いてみましょう。1波長はグラフから40cmであることが分かりますよね。

波動9 練習 (2)手書き図

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また、レモン2個分が1波長となるので、レモン1個分は20cmです。したがって、節の場所は50cmから20cmずつ引いた値となります。

(2)の答え
波動9 練習 (2)図と答え
反射波の作図
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      自由端反射・固定端反射の練習