解説

Step 1：自由端反射（位相変化なし）

自由端では、反射波は入射波と同じ向き（位相変化なし）で反射します。\(t = 3.0\) s では：

• 入射波は \(v \times t = 1.0 \times 3.0 = 3.0\) cm 進み、パルスの先端が壁に到達
• 反射波は壁からそのまま戻ってくる

Step 2：固定端反射（位相が \(\pi\) 変化）

固定端では、反射波は入射波と逆向き（上下反転）で反射します。壁の位置では合成変位が常に 0 です。

補足：反射の作図法

自由端の作図法：壁の向こう側に入射波の鏡像をそのまま置き、実際の領域での重ね合わせが合成波。

固定端の作図法：壁の向こう側に入射波を上下反転した鏡像を置き、重ね合わせを行う。

数値計算：振動数 $$ f = 5.0 $$ Hz、波長 \(\lambda = 0.40\) m のとき：

$$v = f\lambda = 5.0 \times 0.40 = 2.0 \text{ m/s}$$ $$T = \frac{1}{f} = \frac{1}{5.0} = 0.20 \text{ s}$$