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反射波の作図方法(自由端&固定端)【イメージ重視の物理基礎】

  • まずはザックリ理解したい
  • イメージを優先したい
  • 苦手を克服したい

このような方向けに解説をしていきます。

【今回わかること】

  • 自由端と固定端の違い
  • 自由端・固定端反射波の作図手順

反射波とはなにか

水やロープを揺らし波を作って、その波が壁にぶつかるとはね返ってきます。

このはね返ってきた波反射波と呼びます。

反射には2種類あるので、まずはその2種類を整理しておきましょう。

 

同じ形ではね返ってくる「自由端反射」

自由端とは、自由に振動できるっこということです。

ロープの左端を握って揺らすと、ロープの右端は自由に動くことができます。

自由端の場合は、反射する前と同じ状態の波がはね返ってきます。

反射する前反射した後

 

逆の形ではね返ってくる「固定端反射」

固定端とは、固定されたっこのことです。

ロープの左端を握って揺らしたとき、ロープの右端を違うひとにギュッと握られているとします。

このときロープの右端は固定された状態になるので、一切振動することができません

固定端反射の場合は、反射する前の波が上下逆さまではね返ってきます。

反射する前反射した後
まこと
端っこが動けるかどうかで決まる!

 

反射波の作図方法

自由端反射波の作図は2ステップ、固定端反射波の作図は3ステップで完成します。

  1. 壁の向こう側まで波の続きを書く
  2. 壁を軸にして①を横へ倒す
  1. 壁の向こう側まで波の続きを書く
  2. 上下にひっくり返す
  3. 壁を軸にして②を横へ倒す

 

自由端反射の作図例

 

①壁の向こう側まで波の続きを書く

入射波から規則性をつかんで続きを書きます。

 

②壁を軸にして①を横に倒す

壁を軸にして線対称に移動させた波を書けば、自由端反射波の完成です!

まこと
続きを書いて、横に倒す!

 

固定端反射の作図例

 

①壁の向こう側まで波の続きを書く

自由端反射波のときと同じステップです。

 

②上下にひっくり返す

横軸に関して線対称に移動させます。

 

③壁を軸にして②を横に倒す

壁を軸にして線対称に移動させた波を書けば、z固定端反射波の完成です!

まこと
上下にひっくり返すステップが追加されただけ!

 

 

まとめ

  • 端が動ける状態が自由端
  • 端が動けない状態が固定端
  • 自由端反射波は2ステップ
  • 固定端反射は上下にひっくり返すステップが追加される

 

 

例題

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