この問題は有効数字は考えるべきですか？

※腹が1つの弦の基本振動は、 各媒質が同じ振動数で 振動しているように見えるが, 実は倍振動が合成さ くれており、弦は複雑に振動している。 ※マイクは音を電流に変えることが できる。 オシロスコープはその電 流を波形にして表示させることが できる。 Xo 152 両端が固定された長さ0.40mの弦を指ではじくと,腹が1つだけの定常波ができ、 200Hzの音を発した。また、同じ弦の端から4分の1の長さの位置を軽く指で押さえ。 はじいてすぐに指を放すと, 腹が4つの定常波ができた。次の問いに答えなさい。 (1) 200Hzの音を発しているときの弦にできる定常波の波長と, 弦を伝わる横波の速さを 求めなさい。 波長: ( m 横波の速さ ( ) m/s ②) 腹が4つの定常波ができているときに発する音の振動数と、弦を伝わる横波の速さ を求めなさい。 振動数 : ( Hz 横波の速さ: ( ) m/s

この問題のイはなぜ⊿yに1／2がついているのですか？等加速度運動の式だとついていないのが正解のように思えます

次の文章を読んで, れの解答欄に記入せよ。 なお, に適した式を問1、問2では,指示に従って解答を で与えられたものと同じ式を表す。た はすでに だし,以下では,弦が受ける重力は無視できるものとする。 必要であれば、以下の関係式を使 ってもよい。 01 のとき sin0≒0≒ tan 0 7 x 関数y=sin(ax+b) の傾きは xの関数 y=cos (ax+b) の傾きは =-asin(ax+b)(a,b: 定数) Ay Ax sin(a+β)+sin(a-β)=2sinacos β, sin (a+β)-sin(α-β)=2cos a sin β T (1) 図1のように,一定の大きさTの力で水平に張られた線密度(単位長さ当たりの質量)p の十分に長い弦を伝わる横波について考える。 図2のように, 微小時間 At の間に,波が 水平方向に微小な長さ x だけ進むとき, 弦を伝わる波の速さvv=ア と表される。 この間に、波の右端付近では, 長さ x の部分(以下ではこの部分をXとする) が波の進行 とともにわずかに持ち上げられる (変位する)。 微小時間 At の間, X は張力のみを受けて, 運動するとみなせる。 X の鉛直方向の運動を初速度 0, 加速度の大きさαの等加速度運動と 近似すると,Xの重心の変位の大きさ 1/24y , Ata のみを用いて, 1/1/24y=イ]と 表される。さらに, 長さ x の部分 X が受ける力の鉛直成分は,張力 T の鉛直成分 Tyの みであるから,運動方程式より,aは,p, Ax および T, を用いてa=ウと表される。 加えて,弦が水平となす角度が十分小さいとき, Ty=x Ayr と書くことができるので,”は To のみを使ってv= エ と表すことができる。 of T Ay Ax V Ty =acos(ax+b)(a,b: 定数) 図1 4x 4y T T

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-

この問題の（５）なんですけど10センチ進めたら3枚目みたいな感じにしか考えられないんです… 誰か解説してくださると嬉しいです！よろしくお願い致します🙇

1 図は横波を表したものであり,y軸はその媒質の変位に,x軸の正方向が波の進行方 向にそれぞれ対応している。波の形は振幅がyo の正弦曲線であり,x軸上の目盛りは 10 cm 間隔である。 この横波の速さを1.0×10°cm/s として, 以下の問いに答えよ。 (1) 波長は何cmか。 (2) 周期は何秒か。 (3) 振動数は何Hzか｡ (4) この波が進むにつれて,x軸 上の点a の媒質の変位yは時間 tとともにどのように変わるか。 図の状態の時刻を0秒として t=0~7×10-2(s) のようすを図 変位↑ yo O -yo 10 30 a 50 位置 x 70 (2)図(a) ている。 [cm] F (3) 図 (a) 示せよ。 (5) 図の状態の時刻より 0.45秒後の波形をx=0~70(cm) の範囲にわたって図示せよ。 もってい (4) 図 (b) 位の時間 14 速さ 長 4.0 の点 波を 点 |入場 波

（1）の解説にある2.5sに0.5m進んだというのがよく分かりません。二枚目の画像みたいに自分は青丸の箇所が2.5s後に赤丸まで進んだので0.1m進んだと思ったのですがなぜこれでは違うのかが分からないので教えてほしいです

例題 72- x軸の正方向へ伝わる正 弦波の横波がある。実は |時刻 t=0 [s] における波 形を表し、点線はt = 2.5 [s] における波形を表して いる。 この間に原点0の媒質は, 一度だけ変位がy=-3[cm〕 に なったという。 (1) この波の速さひ [m/s] と周期T [s] を求めよ。 [ (2) t=0 [s] において, x = 2.5〔m〕 の位置での変位はいくらか。 (3) 位置 x = 0.3 [m] における次の各時刻での媒質の変位を求めよ。 (7) t=1(s) (イ) t=1.5〔s〕 (ウ)t=5〔s〕 -0.2. (1) 原点0の変位が一度だけ y=-3[cm] になったというこ とから, 右図の実線の波が2.5 [s] 後に点線の波になったことが わかる。 2.5〔s〕間に0.5 〔m〕 進 んでいるので, v=0.5+2.5=0.2[m/s] 波長は入=0.4〔m] であるから, r=1=0.4=2[s] V 0.2 (2) 2.5=2.4+0.1=6入+1 より y (cm) -3+ 3 0.2 t=0 -0.5 2.2 V $ 0.4 x=2.5〔m〕 付近の波の様子は右 図のようになる。 x=2.5〔m〕 で の変位はy=-3〔cm〕 -3+ (3) t=0 [s] での変位はy=3〔cm〕 であるから、1周期における変位は右図のようになる。 y=-3[cm] y 波の性質 t=0 t=2.5 2.4 (イ)y=0[cm] (ウ) 5[s] = 2T+1 よりt=5 [s] の変位は 1/12周期 (=1 [s]) 後の変位と同じである。 y=-3〔cm〕 x (m) t=2.5 2.5 -- Ter 24+ 3+ 0.5 y A t=0 2.6 -3+ x t=2 0+ Yt=1.5 t=1 基

（8）の答えはウなのですが、なぜそうなるのか教えてください！

地震の波にはP波とS波の2種類がある。 これらの違い は、図2のように波の伝わる向きと振動方向の関係で理解す ることができる。 Freeeeee ③3③ X P波は縦波とよばれる波であり, 波の伝わる向きと平行に 振動する波である。 また, S波は横波とよばれる波であり, 波 の伝わる向きと垂直に振動する波である。 地震の波を図3のような装置におけるばねの振動に置きかえて考えてみよう。 長いばねの両端 を机に固定して0点を机の面にそう方向に振動させるものとする。 ただし、この装置の長さは波 が伝わる速さに対して十分に長く, 机はなめらかで摩擦の影響はないものとする。 20000000 振動方向 図 3 振動方向 Y 波の伝わる向き weeeeeeeeeeee T 縦波 (P波) 波の伝わる向き 図2 横波 (S波)

10番の解説について、どうして2N=kx0にならないのですか？

第2問 次の文章(A・B)を読み、下の問い (問1~4) に答えよ。 (配点25) A 質量Mの物体Pの側面に、ばね定数kの軽いばねの一端を固定して、なめら かな水平面上に置く。 図1のように、 ばねの他端に質量mの物体Qを押し付け てから,物体Pに右向きに大きさFの力を加えたところ, ばねは縮みを一定に 保ちながら,物体Pと物体Qはともに一定の加速度で運動をした。ただし,右 向きを速度・加速度の正の向きとする。また, ばねは水平面に対して平行に保た れており、空気抵抗は無視できるものとする。 a An= F-N △=FーN : N = F - MM ME =+MF - F 問1 次の文章中の空欄 れぞれの直後の a= M PN N 9 となる。 Xo = 10 k mmma m 8 F m F=[menja fritan 物体Pと物体Qの加速度をα, 物体Pと物体Qがそれぞればねから受 ける力の大きさをNとする。 運動方程式を用いると, 1 10 8 ① OF O ② 3 M で囲んだ選択肢のうちから一つずつ選べ。 F-Ma af = MF (m+M)k に入れる式として正しいものを,そ F ②号③ 3 ① F が得られる。したがって, ばねの縮み x は , F F 0 € ① -2k 4 ② (5 Mtm -110- F m+M mF m+M mF (m+M)k 4 ③ 6 F (m+M)k MF m+M mF (m+M)k MF (m+M)k

(2)で2枚目の解説の黄色の線のところがいまいち分からないので教えてくださいm(_ _)m

(3) (2) [知識] 187. 波の要素 図の実線波形は,x軸のy[m]↑ 「正の向きに進む正弦波の, 時刻 t=0s のよ 0.50 → 波の進む向き うすを示したものである。 実線波形が最初 に破線波形のようになるのに, 1.5s かかっ た。 次の各問に答えよ。 -0.50 (1) 波の振幅, 波長はそれぞれいくらか。 (2) 波の速さはいくらか。 また, 波の振動数, 周期はそれぞれいくらか。 (3) 実線波形の状態から, 3.0s後の波形を図中に示せ。 (4) 波形が続いているとすると, t=0sのとき, x=30.0m の媒質の変位はいくらか。 ヒント (4) 正弦波では, 1波長分の波形が繰り返し現れることに注目する。 例題22 188. 横波の振動 図は,x軸の正の向きに進む横波の 0 2.0 4.0 36.0 18.0 x[m〕 Com ser 章 波動

液体には横波は伝わらない。 水面を伝わる波は横波。 これって矛盾してるように感じるのですが、どういうことですか？

（2）が問題文から何をしたいのかまったく読み取れません。 詳しく教えていただけると助かります。 答えはx=3mです。

85 チェック問題 1 縦波と疎密の分布 図aのように横波表示をさ れている縦波がある。 ただし +x向きの変位を+y向きの 変位におきかえてある。 (1) t = 2s 媒質の密度が 最大となっている点のうち, 0≦x≦12に入っている x 座標を求めよ。 (2) 密度が図6のように, 時間変化する点のx座標 を図aの中の0≦x≦12 のうちから求めよ。 密度 y 201 t = 0 6 v=3m/s 図 a x = ? 2 3 図 b 12 易 5 分 4 x 〔m〕 LO 5 第2章 縦波反射波 | 29