物理基礎:波のグラフの見方

<ポイント>
・位置 x と、媒質の変位 y の関係を表すグラフを y-x図という
・「y-x図」はある時刻 t における各点の変位を表したもの
・「y-x図」で波形をわずかに進めると、媒質の動きを知ることができる
(1)y-x図
位置 x と、媒質の変位 y の関係を表すグラフを y-x図といいます。
これは、ある時刻 t における各点の変位を表したものです。

yx図

各時刻によって、グラフのようすが変わります。
あくまで、「y-x図」は「ある時刻 t における媒質の変位」を表すものなので、時刻が変わると変化してしまいます。

(2)媒質の動きを知る
「y-x図」で波形をわずかに進めると、媒質の動きを知ることができます。
媒質の動き
(点線が進める前のグラフ、実線が進めた後のグラフとします)

図に示した青い矢印は「グラフを進めたときに、変位が下がっている」ことが分かります。
つまり、この位置での「波の速さは負である」ということです。

また、赤い矢印は「グラフを進めたときに、変位が上がっている」ことが分かります。
つまり、この位置での「波の速さは正である」ということです。

(3)「y-x図」から分かる波の速さ
正弦波で、媒質の変位方向の速さについては、

・山と谷の位置で 速さ0 になっている
・変位が 0 の位置で「速さが最大」になっている

ということが読み取れます。

<補足>
ある位置での、時間 t と媒質の変位 y の関係を表す「y-t図」もあるので、横軸に「位置をとったグラフなのか、時間をとったグラフなのか」の確認が必要です。
<まとめ>
・位置 x と、媒質の変位 y の関係を表すグラフを y-x図という
・「y-x図」はある時刻 t における各点の変位を表したもの
・「y-x図」で波形をわずかに進めると、媒質の動きを知ることができる

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

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