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縦波と横波の違いは?書き換え方法も解説【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】

  • 横波と縦波の違い
  • 横波を縦波に書き換える方法
  • 密と疎とはなにか

ばねを揺らしたら横波

 

ウェーブマシンのように、「波が進む方向」と「媒質が振動する方向」が十字になるものを横波と呼びます。

 

ばねを引っ張って揺らす状況を考えてみましょう。

ばねの右側を揺らすと、左側にある壁に向かって波が進んでいきます。

このときにばねの1カ所だけをジーっと見つめると、上下に動く

このような波が横波です。

 

「上下に振動するのに、なんで『横』波なの?」という疑問は、波を見る向きを変えれば解決です!

まこと
「波の進む向き」と「媒質の振動する向き」が十字のものを横波と呼ぶ!

 

 

ばねを押し込めば縦波

 

「波の進む方向」と「媒質の振動する方向」が平行になる波を縦波と呼びます。

ばねを引っ張って、ばねの右側を押し込む状況を考えてみましょう。

 

ばねを押し込むと、ばねが密集する部分が、左の壁のほうへ移動していきます。

このときにばねの1カ所をジーっと見つめると、左右に動く

揺れが伝わる方向も、1カ所が揺れる方向も、どちらも同じ方向のものを縦波と呼びます。

 

「横に揺れるのに、なんで『縦』波なの?」という疑問は、見る向きを変えるだけで解決です!

まこと
「波の進む向き」と「媒質の振動する向き」がそろってるものを縦波と呼ぶ!

 

横波→縦波に書きかえる方法

横波で表現されている波を縦波に書き換えたいときは、次の3ステップで進めてみましょう。

  1. 中心の軸から矢印を書く
  2. 矢印を時計回りに90°回す
  3. 矢印の先端に点を書く

 

①中心の軸から矢印を書く

上に振動しているのか、下に振動しているのかが分かれば大丈夫です。

中心の軸部分は、上にも下にも振動をしていないところなので、矢印は書かずに点を書くだけにしましょう。

 

②矢印を時計回りに90°回す

回す向きを間違えないように注意しましょう。

 

③矢印の先端に点を書く

この点が書ければ、縦波への書き換えが完成です。

まこと
縦波を横波に書き換えたければ、反時計回りに90°回す!

 

 

縦波に書き換えれば、密と疎はカンタン

縦波に書き換えると、周りの点が集まってくるところと、周りの点が離れていくところが見つかります。

このような特徴的な2ヶ所に名前がついているので、覚えておきましょう。

  • 周りの点が集まってくるところは「密」
  • 周りの点が離れていくところは「疎」

密の場所・疎の場所を探すコツは、振動していない点(変位が0のところ)に注目することです。

振動していない点にターゲットを絞って、周りの点が集まってるか、それとも離れてるかを調べましょう。

まこと
問題に横波が書かれていたら、縦波に書き換えて考える!

 

 

まとめ

  • 横波は、ばねを揺らしたときの波
  • 縦波は、ばねを押し込んだときの波
  • 横波から縦波に書き換えるときは、時計回りに90°
  • 点が集まってるところが「密」、点が離れてるところが「疎」

 

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