高校物理の波動の範囲なのです。（6）がわかりません。 赤線で引いたところの式変形がなぜそうなるのかがわかりません。解説をお願いしたいです。

(4) 点Rでの反射波の変位y 〔m〕 を, 時刻tおよびLを用いた簡単な式で表せ。 (5) 座標 x 〔m〕(0<x<L)の位置における反射波の変位 y2 〔m〕 を 時刻tおよびLを 用いた簡単な式で表せ。 三角形なので、 (6) 合成波の座標 x[m] (0<x<L)の位置における合成波の変位 Y[m] を 時刻 t およ びLを用いた簡単な式で表せ。 ただし, 必要なら次の公式を用いよ。 sine-sino=2cos (1) sin (2)

色塗ってるとこの式変形分からないので教えてください！お願いします

こると A cosx と 点dでは CA の媒質の 2πA T -=2U 振動から遅 yは、時刻における原 点での変位に等しい。 ゆえに y=Asin- sin 27 (t-x) ひ ) 波が原点から固定端を経て位置xに伝わるのにかかる時間は,原点から L+(L-x)=2L-xだけ移動しているので、 (3) 2L-x V であるA また,固定端反射では波の位相がずれることから, 時刻における位置x での反射波の変位 y2 は, 時刻t-2-xにおける原点の変位の位相を けずらしたものになる。 2π T Asin (27 (1-21-x)+x|--Asin 2 (1-21-x)on ※B 2L よって y=Asin (4) (2) (3)の合成波の変位をyとすると 277 y=+32=Asin (-)+(-Asin 2(-2-x) T 2π =2Asin T 2L-x V 2 COS 2L- 2π V T 2 <<-A 0 =2Asin となる。 この式において 2Asin T L. cos cos 27 (t-L) 2 (1-x)は振動の位置 x での振幅を表 =(-1)x Asin(ユ ◆ B (2)の結果を直接用いる形の解 法は、彼が原点からx=L で反射して位置まで進む距 離は (2L-x) 固定端にお ける反射で位相がずれるの で、変位は (−1)倍される (位 相が反転する)。 以上より ( のxを (2L-x) にかえて. 変位ys を (-1)倍したもの が yとなる。 t- は時刻に依存した振動を表すので, 波形の進行しない L sin 2x (L-x) cos 2-(1-1) 定在波とわかる。 (5)定在波が最大振幅になるのは COS 2 (t-1)=±1 のときだから y=±2Asin T 2x (L-x) 5 <-%C 固定端は定在波の節節 y= ±2A sin 2x(x) (1)の結果,入=vT と L=2』 を用いると 54 L=±2.Asin2 )= ±2A sin 2x() の最大振幅は2Aである 記の定在波の特徴を用い 図することもできる)。 2A- = 士24sin (12/26) 5 5x 2L 5π =2A cos -x 2L 0 1 5 よって、波形は図a の実線または破線のようになるC -2A セント 75 〈円形波の反射〉 (1) 「反射の際、波の振幅および位相は変わらない反射波は器壁に対して点①と対称な点を波源とする波と同 (2) 反射の際に位相が変わらないので、「2つの波が弱めあう条件』(経路差)=(半波長)×奇数 (3)波源から遠くなると2つの波の経路差は小さくなる。(5)(L上の節の数)=(Oと壁の間にある節の数) (10) ドップラー効果は波源と観測者を結ぶ方向の速度成分によって起こる。 物理重要問題集

青い線を引いてあるところはどうやって求めればこの式ができますか？

x軸上を進む波を考える。 x=の遠方で発生してx軸負方向に進む波が、 任意の時刻t、 位置 × におけ る変位が、 y[cm] = 3[cm]xsin{(nt/0.1[s]) + (πtx/10[cm])}と表される。 この波が原点で自由端反射をして、 入射波と反射波の合成波が定在波となった。 (1)この定在波の周期は何秒か? 数字を入力せよ。 (2) この定在波の節と節の間隔は何cmか? 数字を入力せよ。 (3) この定在波の腹の振幅は何cmか? 数字を入力せよ。 入射波の式を変形すると、 y[cm] = 3[cm]xsin{(2nt/0.2[s]) + (2nx/20[cm])}。 よってこの入射波 の周期T=0.2s、 波長入 = 20cm、 振幅 A=3cmである。 (1) 入射波と反射波の合成波としての定在波の周期は、元の入射波の周期に等しいので0.2s。 (2) 定在波の節と節の間隔は入/2=10cm。 (3) 腹の振幅は2A=6cm。 注)講義動画の「定在波」 の説明で、 逆向きに進む同じ周期 波長 振幅の波との合成による定在波の 説明から上記の解説は理解できるが、きちんと反射波の式 yR[cm] = 3[cm]xsin{(2nt/0.2[s])- (2x20[cm])} を立てて、入射波との合成波の式 y+yR[cm] = 6[cm]xcos(2nt/0.2[s])xsin(2nx/20[cm]) を求めて考えても良い。

この問題に関して質問です。 （ハ）の解説で2行目の式から3行目の式にどうすれば変換できまか？ 教えて頂けると助かります

3 重力波はアインシュタインの一般相対性理論により約100年前に予言された, 空間の伸び縮 みが横波として伝わる現象である。 2016年に重力波の初めての直接検出が報告され,現在では世 界的に観測が行われている｡ その基本的な原理はマイケルソン干渉計によるものである。 図のようなレーザー光源を用いた装置で, 光の干渉を利用して微小な距離変化を測定する。 装 置は、真空中にあるとする。 レーザー光源から出た光の進行方向をx軸の正方向に取る。 レーザー 光源は軸上の<0の位置にある。原点Oに軸に対して45°傾けて設置された厚さがじゅう ぶんに薄いビームスプリッターにより、レーザー光は半分透過し、残りが反射する。 透過した光 はそのままぁ軸上を進み, z=L+Xの位置にある鏡1で全反射する。 一方,原点で反射した 光は軸に垂直な方向に進行する。 この進行方向を軸の正方向に取る。 y軸上を進行した光は、 =L+Yにある鏡2で全反射する。 鏡1と鏡2で反射した光は再び原点0で半分に分けられ、 部がy軸上の負の位置にある点Dの光検出器に入射する。 これにより, AOBOD という経路の光 と, AOCOD という経路の光が干渉し、 検出器で観測される。 レーザー光の波長を入とする。 簡 単のため、 透過や反射による位相の変化はないものとする。 鏡の動きは光速と比較してじゅうぶ んに遅く、 入射する光と反射する光の波長は変化しないとする。 以下の問に答えよ。 (イ) 点Dで光が強め合う条件を,L,X,Y, 入および整数mより必要なものを用いて表せ。 (ロ) 鏡2をY = 0 の位置で固定したまま鏡1を X = 0 の位置から軸上を正の向きに距離 α だけ動かした。 鏡1を動かしている間に点Dで光の干渉を観測したところ、 弱め合いが N回 観測され、移動後は,ちょうど強め合っていた。 ① を L, N, 入より必要なものを用いて表せ。 重力波によって空間の伸び縮みが生じると, x,y 軸方向の光路が時間に依存して変化する。 そ こで鏡1と2が微小な単振動をするモデルを考え, X(t) = Acos (wt), Y (t)= Acos (wt+Φ) と表す。 ただし, A > 0, w ①,0≦2とする。 ここでは重力波のやってくる方向に よって決まる定数である。 (ハ) 光路差が時間によらず0となるとき, 重力波は検出できない。 このときの中の値を答えよ。 (-) 光路差の大きさをf(Φ) sinwt + t + 2/2) | の形に表すと、f(Φ) = K sin0 となる。 ただし, K はによらない正の定数である。 K と 0 を、 それぞれL, 入, A, Φより必要なものを用いて表せ。 (ホ) さまざまなの値に対するf(Φ) の最大値をL,入, A より必要なものを用いて表せ。 (へ) A = 1 x 10-21L, X = 1 × 10-6mのとき, 問 (ホ)の光路差の最大値をレーザー光の波長 入 の 4 x 10-10倍にするには, Lを何km にする必要があるか。 有効数字1桁で答えよ。 実際の重力波干渉計では、図のような装置にさらに鏡を追加してレーザー光を往復させ、 実効 的な光路長を長くする。そのため、実際の装置の大きさは,問(へ)のLの値より小さい。 201 w710-al 532 9 X 3275 6 IT レーザー光源 200 #31 37 エイ 37 L+Y [D 鏡 2 ビームスプリッター 鏡1 = Bª L+X 光検出器 Acasat sma -A sinut eard + Ato sulle Ksmo smot cov? + covul sm f v/ - In 4. JA 27-

2行目から3行目の解き方が分かりません。 数学2で習う、和を積にする公式に当てはめれば良いのは分かりましたが、答えが導き出せないので、分かる方、教えて下さい🙏

* sin 0j + sin@2=2sin 2 01+02 COS O1- 02 (和積の公式)より、2つの正弦波 2 2nt TC 2rt TE V1 = 4sin 3 と 92 = 4 sin 3 を重ねて得られる定常波の 2 2 2Tt 2nt TE COS 2 TC 変位はy= n +12=8sin COS 3 )= 8 sin となる。 2 3

（4）の解説を出来るだけ詳しく教えて欲しいです。 特に上二段の意味がわかりません。

ーー 2 人織 ーーて還でOO DU0ツで の のでYO NII 計 し笛 0 の 768. キー 水平と2の角をなす斜面の 明下点から, 斜面と垂直に交わる鉛直面内で, 時刻 7一0 において, 斜面と (o+く90") の角をなす向き に可さ み。 で小球を投射した。図のように, 投射した 点を原点, 斜面に平行な方向にy軸, 垂直な方向にy 博をとる。 重力加速度の大きさをとする。 ) 小球が斜面に落下するまでの, 時刻 7! "5者 (②) 小球が斜面に落下する時刻 ヵ を求めよ。 ③ 沙下点までの八面に治った貴離 / を求め sin(4土万) =sjm4 cos太玉 (2) さまざまな角で投射 試離 / の最大値しを求めよ。

y1とy2をたすと(答)のようになるのはなぜですか？式変形の仕方が分かりません。

答えを教えてください。 足したら、どんな値になるのですか？

解き方がわかりません。 教えてください。