Step 1:波長と振幅の読み取り
グラフから1波長分の長さを読み取ると:
振幅は山の高さ:
Step 2:速さの計算
\(t = 0\) s から \(t = 1.5\) s の間に波形が 6 cm 進んでいるので:
ただし、\(x = 0\) の媒質が1回だけ正の向きに変位したことから、波は 1 波長分以上は進んでいないことを確認します。
Step 3:周期と振動数
Step 4:振動の速さ
振動の速さが 0 の点は、変位が最大または最小の位置(山・谷)にある媒質です。振動の速さが最大の点は、変位が 0 の位置(変位ゼロを通過中)の媒質です。
数値計算:\(\lambda=4.0\) m、\(T=0.50\) s:
$$f = 1/0.50 = 2.0 \text{ Hz}$$ $$v = 2.0 \times 4.0 = 8.0 \text{ m/s}$$ $$A = 0.20 \text{ m}$$波形のy-x図において、変位が最大・最小の点(山・谷)では媒質は折り返し点にいるので速さ 0 です。一方、変位が 0 の点では媒質が最も速く振動しています。
波の基本公式 \(v = f\lambda = \frac{\lambda}{T}\)。波形のズレから速さを求めるとき、「何波長分以上進んでいないか」の条件に注意する。