物理基礎波の範囲の問題がわかりません

画像の問題の(2)がわかりません！
苦手科目なので解説よろしくお願いします！

No.2 回答者： Arima01 回答日時： 2017/09/02 05:05

固定端反射は反射面での媒質の振動を固定する→反射面で『節』

自由端反射は反射面での媒質の振動が自由に起こる→反射面で『腹』

反射波は速さも波長も変わらず、向きだけが変わるため、
固定端反射は壁から半波長ごとに『節』
自由端反射は壁から半波長ごとに『腹』

(↑定常波の『腹-腹』『節-節』距離は元の波の波長の半分だから)

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2017/08/31 16:26

波は、「空間的配置」（ある瞬間の波の配置）と「時間的変化」の両方を考えないといけないので、なかなか「想像すること」が難しいのですが、ゆっくりじっくり考えれば分かります。

(1) は「反射」なので、時間的変化を考えます。「自由端反射」なので、入力波がそのまま壁を突き抜けて右に進むのと「鏡対称」の反射波が左に進みます。
　「自由端反射」は、壁の部分で「入力波」と「反射波」が同じ振幅になります。動きとしては、このサイトのアニメが分かりやすいと思います。
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/housoku/k …

　図に書き込む「波形」は、「過去に反射した波」を書くことになります。書き方は、入力波をそのまま壁を突き抜けて右に延長すると、それが「過去に壁に当たった波」になりますから、それを「壁から鏡対称に」書けばよいのです。なので、手書きの内容で正しいです。

(2) 「定在波」（定常波）も、時間的変化を考えます。これは言葉で説明しても分かりにくいので、こんなアニメで理解するのがよいでしょう。「１コマずつ書いてみる」のところをじっくり追ってみてください。
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/housoku/t …

　自由端や、振動を起こす「原点」は振動の「腹」になり、「1/4 波長」の位置に節が来るのは、ちょっと想像が難しいですね。
　ということで、節は「1, 3, 5, 7 m」の4つの位置になります。

(3) ここでは要するに「周期」を求められています。
　「波の速さ」「波長」「周期」の関係から求めます。「周期」の逆数が「振動数（周波数）」です。
　（波長）×（振動数）＝（波の速さ）
ですから、
　（周期）＝（波長）/（波の速さ）
です。ここでは （波長）= 4.0 m, （波の速さ）= 10 m/s なので
　（周期）＝ 4.0/10 = 0.4 (s)