物理基礎 弦の振動について

物理の弦の分野が分かりません。
変なことを書いているかもしれませんが、大目に見て下さい。
弦を真ん中辺りから振動させると、右と左に行く波が発生して、それぞれが固定端で反射して、それぞれ定在波が出来ると思います。
ここで質問です。
①　弦を弾いたときに、右と左に行く入射波というのは、ずっと発生しているのですか。

②　①の場合、右に行った入射波と反射波同士、左に行った入射波と反射波同士が、定常波になるのは分かるのですが、固有振動のように１つの(？)定在波になるのが分かりません。

③　①②の場合で偶然そうなったものが、固有振動になると言うことですか。

質問者からの補足コメント

• なぜ固定端なのに節にならないのもあるのでしょうか

    補足日時：2022/01/31 20:48

• 何度も補足すいません。
  ぴったりのイメージはがつかめました。
  そこでまた疑問が生じました。
  右と左にいったそれぞれの入射波と固定端で反射された反射波がつくる定常波と、反射波同士の定常波
  2つの定常波が出ると思うのですが、そこについて教えていただけないでしょうか。

    補足日時：2022/01/31 21:18

No.4 ベストアンサー 回答者： masterkoto 回答日時： 2022/01/31 21:04

質問の意図が分かるとこだけ

②　
弦の端点は固定されているので必ず定常波の節ですが
弦の長さに見合った波長の波でないと、
節となる位置が弦の端点からはみ出るわけです
するとそういう成分の波長は減衰してしまうわけです
よって例えば基本振動なら、弦のサイズ（長さL）に対して
波長2Lの波であれば　「ぴった」で
端点が節になれるので
そういう波長の並みなら減の端点から端点までの間にきっちり収まって
減衰しない定常波になるという事です

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
ぴった　のイメージが掴めました。

お礼日時：2022/01/31 21:14

No.8 回答者： yhr2 回答日時： 2022/02/01 00:35

No.1 です。

波についても、定常波（定在波）についても、何も理解ができていないみたいですね。

弦にできる定常波は下記のようなもので、この「節」の部分が弦の両端になります。
右に行った波も、左に行った波も、同じ振動数・波長ですから、このような１つの定常波になります。それが「固有振動」です。
↓
https://butsuri-iroha.com/%E5%AE%9A%E5%B8%B8%E6% …
https://www.ne.jp/asahi/tokyo/nkgw/www_2/gakusyu …
https://retu27.com/teijouha2.html

この回答へのお礼

ありがとうございます。
理解出来るようにします。

お礼日時：2022/02/01 01:12

No.7 回答者： puyo3155 回答日時： 2022/01/31 22:23

>右と左にいったそれぞれの入射波と固定端で反射された反射波がつくる定常波と、反射波同士の定常波2つの定常波が出ると思うのですが、そこについて教えて

定在波の意味が理解できていないようですね。上記ふくめて、全部合わせて残った波が、定在波です。定在波以外の波は、最初は無限のパターンがありますが、定在波に合成されたもの以外はすべて減衰してなくなります。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
理解出来るよう頑張ります。ありがとうございます。

お礼日時：2022/02/01 01:08

No.6 回答者： masterkoto 回答日時： 2022/01/31 21:49

波長ですか　

ということですが分かりましたか
２つの入射波、それぞれの反射波、またその反射波・・・
総てが同じ位置で強め合い、また別の同じ位置で弱めあう
つまり　腹の位置は一定
節の位置も一定
現れる定常波の波形は一つ
ということですよ

この回答へのお礼

細かいところまで教えていただいて、ありがとうございます。
分かりました。

お礼日時：2022/01/31 21:53

No.5 回答者： masterkoto 回答日時： 2022/01/31 21:33

補足について

波長が同じなんだから反射が何回おころうとも腹や節を作る位置（複数の波同士の強め合いと弱めあいの位置）はすべて同じ

この回答へのお礼

波長ですか。
回答ありがとうございます。

お礼日時：2022/01/31 21:36

No.3 回答者： puyo3155 回答日時： 2022/01/31 20:59

>補足にも書いたのですが、両端が固定端なのに節にならないことってあるのでしょうか。

そりゃあるでしょう。大きさが決まっているのですから、両端がぴったり節にならない限り、つまり、整数倍の振動数の波でない限りは、すべて減衰してなくなりますね。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
なるほど、逆側も、ぴったりってことですか。

お礼日時：2022/01/31 21:12

No.2 回答者： puyo3155 回答日時： 2022/01/31 20:26

波の基本はわかりますか？

・波とは、媒体の各点が、基準点を中心にバネのような復元力をを持って振動する。
・各点が、横につながっているため、ある店での振動が、横に少し遅れて伝わる。

から起こります。

①　弦を弾いたときに、右と左に行く入射波というのは、ずっと発生しているのですか。

＞一度弾けば、その点の振動が続く限りそうなります。実際は、エネルギーを取られて、やがて振動はなくなりますが、それまで続きます。

②　①の場合、右に行った入射波と反射波同士、左に行った入射波と反射波同士が、定常波になるのは分かるのですが、固有振動のように１つの(？)定在波になるのが分かりません。
③　①②の場合で偶然そうなったものが、固有振動になると言うことですか。

＞左右に伝わった波のうち、固定端が節となる振動の波は残り、それ以外は打ち消しあって消えていく。結果、固有振動が残ります。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
補足にも書いたのですが、両端が固定端なのに節にならないことってあるのでしょうか。

お礼日時：2022/01/31 20:55

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2022/01/31 20:23

＞①　弦を弾いたときに、右と左に行く入射波というのは、ずっと発生しているのですか。

いいえ。はじいた勢いが「弾力性」で行ったり来たりしているだけで、だんだんと減衰します。

＞②　①の場合、右に行った入射波と反射波同士、左に行った入射波と反射波同士が、定常波になるのは分かるのですが、固有振動のように１つの(？)定在波になるのが分かりません。

「右と左に行った」というより、「両端が固定された状態で振動している」と考えればよいと思います。
その「両端が固定された状態での振動」が「固有振動」です。
弦の長さを変えれば、ギターのように「音の高さ」(=振動数）が変わった「固有振動」になります。

＞③　①②の場合で偶然そうなったものが、固有振動になると言うことですか。

偶然ではなく、弦の長さで決まる「必然」です。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
必然なのは分かったのですが、
固有振動数であれば、振動させる場所はどこでもいいのでしょうか。
例えば、中途半端な場所で弾くと、きれいに左右の振動が重ならない(？)イメージがあります。

お礼日時：2022/01/31 20:54