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Physics Undergraduate

新高2です。⑸から⑺の問題がわかりません。教えていただきたいです!

o77. (平面波の反射·屈折 干渉) 段差と壁面をもつ大きな水槽に水が入っている。この水 捕では、図上部の断面図で示したように, 壁面からの距離 水面 がL以上である領域Aでは水深が2んであり, 距離がLよ り小さい領域Bでは水深がんである。 図下部は, この水槽 を真上から見た図であるが,図の破線で示したように, こ の水深が変わる境界面は, 壁面と平行である。領域Aから, 境界面に向かって速さ り, 波長入の平面彼が入射し, 境界 面で屈折され,さらにこの屈折波が壁面に向かう。 ただし, 波の振幅はんに比べて十分に小さいとする。 図下部の斜め の実線は,入射波における波の山の波面を表しているが, この波面と境界面のなす角は45° であった。なお, 領域Bでの屈折波の波面や壁面で反射さ れた反射波の波面は問題の都合上かいていない。境界面での反射は無視でき, 波の速さは, 水深の平方根に比例するとして, 次の問いに答えよ。 (1) 領域Aでの波の周期Tを求めよ。 (2) 領域Bでの波の速さ が'をひを用いて表せ。 (3) 領域Aに対する領域Bの屈折率nを求め,領域Bでの波面と境界面のなす角度『を求め 境界面 壁面 2h hl 断面図 入射波の波面 真上から 見た図 L- 領域A 領域B よ。 (4) 領域Bでの波の周期 T' と波長/を求めよ。 境界面で屈折された波は, さらに進行し壁面で反射された。ただし, 壁面での反射は自由 端反射であるものとする。 屈折波とこの反射された波が干渉し, 定在波(定常波)が観測さ れた。定在波を観測したところ, 境界面と平行に線状に節が観測されたが, ちょうど境界面 上にも節が観測された。 また, 領域Bには, 境界面での節以外に6本の節の線が現れた。 (5) 壁面において, 壁面と平行に進む波が観測された。この波の波長入。と速さ。を求めよ。 (6)境界面での節が, 壁面から数えて7番目の節であるという事実を使って, Lを入で表せ。 (7) 反射波が境界面を通過して, 領域Aにも定在波ができた。 領域Bの場合と同様に, 定在波 の節が境界面と平行な複数の線を形成する。 この場合の隣りあう線の間の距離dを入で表 せ。 (19 埼玉大)

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Physics Senior High

(2)と(3)のところを教えてください (3)は②の合成波があってるのか分かりません お願いします!

24 10 弦を伝わる波 目的 Jのd 弦を伝わる波の速さと, 波長,振動数との関係を調べる。 仮説の設定 弦を伝わる波の速さゃは, 張力と線密度で決まる。 弦を伝わる波の振動数f, 波長入と速さと の間には,p= の関係がある。 使用器具 プラスチックばねまたはゴム管,巻尺, ストップウォッチ T 後2000! 実験 (1) プラスチックばねの一端を壁に結び付けて、 他端を片手で引き, 図1のように,プラスチック ばねの途中の部分をつまみ上げてはなす。右に進んだパルス波が, プラスチックばねを伝わって 壁で反射してくることを確認する(プラスチックばねを持つ手のところでパルス波が反射すると きには手ごたえがあるので,目でパルス波が確認できなくてもわかる)。 000000000000m プラスチックばね 0000000000000000000000000000000000000000 L 図1 (2) プラスチックばねを少し短く持って(1)と同じ長さまで引くと, 張力が増す。この状態でプラスチッ クばねの途中の部分をつまみ上げてはなす。パルス波の速さは(1)と比べてどのように変わるか。 (3) (1)の実験で,図2①のようなパルス波が右に進行して壁で反射した後の波形を図2②に記入する。 参考:波形の観察は写真やビデオに記録する方法もある。 (2 図2 (4) プラスチックばねの張力や長さを同じにしたままで, (1)で行ったように, パルス波が5回往復 する時間を測定して, 表1に記入する。この結果より, 弦を伝わる波の速さゅを求める。 (5) プラスチックばねを持つ手をすばやく振動させると, 図3のような一見して進行していない波 ができるが,プラスチックばねの各部分は振動を繰り返している。このような波を定常波という。 このとき定常波は, AからGの向きに進む波と, 反射してGからAの向きに進む波とが重なり 合ってできる。図のA, C, E, Gを定常波の節, B, D, Fを腹という。入は進行している波の 波長である。張力カ,長さ,振動数等を変化させて, 腹の数の違う定常波を安定して起こしてみる。

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