高校 物理基礎 この(5)は学校で次に山が来るところが右向きに最大になると言われたのですが、なぜ次に

高校 物理基礎

この(5)は学校で次に山が来るところが右向きに最大になると言われたのですが、なぜ次に山が来るところが速度が最大になるのか分かりません。

分かりやすく教えて欲しいです。よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

• 1から4は解けました

    補足日時：2023/11/11 18:43

No.5 回答者： yhr2 回答日時： 2023/11/11 15:11

No.4 です。

波の「アニメーション」のイメージでいうと

・疎密波は、壁に挟まれて、一端を壁に固定した2個のバネと、その真ん中に置かれたおもりのイメージで考える。

・壁に挟まれたおもりは、真ん中を中立点にして単振動する。

・おもりが左に寄ると左側が縮んで「密」になり、右側が伸びて「疎」になる。

・おもりが右に寄ると左側が伸びて「疎」になり、右側が縮んで「密」になる。

・壁で隣り合うところにも同じ「バネとおもり」が連なっていて、「疎密」の関係が逆になって「密」の壁は両側が同時に「密」、「疎」の壁は両側が同時に「疎」になるように振動している。（そうすれば壁を取り去っても同じように振動する）

そうすると、「波が進む」とは、その壁が進んで行くことであり、その「壁と壁の間」でおもりが単振動して、疎密波が進行していく。

そうすると、最も「進行方向向きに速度が大きい」のは「単振動で、中立位置において『進行方向向き』に動いているおもり」ということが分かります。

#4 に書いたように、図で「密」となっている「B」、「疎」となっている「O, D」が、上記の「壁」に相当します。
その間で、「A, C, E」が単振動するおもりであり、「O, D」を節として、「A, C, E」は「腹」として上下に振動します。
その振動の中で、「マイナス→プラス」に切り替わるときに、右向きの速度が最大になります。
（それが、固定したバネでいえば「伸びる途中で中立点を通過するとき」に相当します）

従って、先生のいう「次に山が来るところ」というのは、「A, C, E」の中で次に「マイナス→プラス」と変化するところ・とき、ということをいっているのだと思います。

上に書いたようなことを参考に、自分で「アニメ」してみてください。

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2023/11/11 14:02

これは、「縦波をどのように『横波』風にして表現するか」という「書き方」の問題です。

本来、縦波は「疎密波」ですから、このようには表記できません。
それを、無理やり「ビジュアル」に表現しているのです。

これは「口で言っても」「文章で書いても」理解できないと思いますので、下記のようなサイトを見てください。
この表記法は、ふつうの人でも誤解するんですよね。

図でいえば、
・O, D が「疎」の部分
・B が「密」の部分

それを図のような「右方向に進んで行くバネ」で考えれば、
・密、疎の部分 = ばねが最も縮んだとき/最も伸びたとき
を交互に繰り返していて、そこが「波の進行速さ」で進み、
・その中間部分が左右に振動している
ことになり、そのうち「右向き（進行方向）」に振動するときが最大速度になります。
図でいえば「A」「E」の部分です。

ここが分かりやすそうなので、これを見ながら自分のアタマの中でアニメーションを作ってみてください。
↓
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/hadou …
https://w3e.kanazawa-it.ac.jp/math/physics/high- …

No.3 回答者： kacchann 回答日時： 2023/11/10 22:35

1～4を「理解して解ける」状態でないと、

5は解きようがありません。

No.2 回答者： kacchann 回答日時： 2023/11/10 21:35

(1)～(4)は解けたのでしょうか。

No.1 回答者： hymiya 回答日時： 2023/11/10 19:17

波は上下に動いています。

つまり，縦方向に加速，減速してるわけです。
このため，頂点になる少し手前が最大となるのです。