波・波動の基礎をシミュレーターで解説！[物理入門]

2021-06-28　 波の基本原理

「波・波動の基本」をシミュレーターで学ぼう！

本ページでは物理の「波・波動の基本」をシミュレーターを用いて分かりやすく解説します！

波・波動とは

波・波動の例

波・波動は日常でも多くの事象があります。水面の波だけでなく、音や光も波による現象なんです。

↓海の波ももちろん波です

↓音も「音波」という波になります

波の波形

波動は、↓のようなグラフで表されます。このようにプラスとなったり、マイナスとなったり繰り返されるのが波です。


　

波の性質

波の性質には「波長」と「振動数(周波数)」があります。

波長

波は↓の緑線で区分けしたように「上がって、下がる」という変化が1単位となります。この1単位分の長さを「波長」といいます。↓の例では、波長=2です。

振動数(周波数)

波が1秒間に何単位変動したかを示すのが「振動数(周波数)」です。つまり、「振動数(周波数)＝1秒間に何回上下するか」です。これはシミュレーターを使って理解するのがわかりやすいんです！

「波・波動」の動きをシミュレーターで確認しよう！

それでは実際にシミュレーターで「波・波動」の動きを確認してみましょう！

波・波動の要点

シミュレーターの動きの要点を解説します！

波の速度 = 波長×振動数

波は1秒間に振動数回だけ上下に揺れます。そして、1単位で波長分移動します。つまり、波は「1秒間で波長×振動数だけ前に移動：」するんです！

↓波長×振動数だけ1秒で進む

　

波の周期は振動数の逆数

「波が1回振動するのにかかる時間」を周期と呼びます。そして、周期は振動数の逆数になります。振動数が2であれば、1秒間に2回振動するため、周期は0.5秒です。逆に振動数が0.5なら、周期は2秒かかるはず。このように「周期」「振動数」は逆数の関係にあります。

↓振動数が0.5の場合、1振動するのに2秒かかる

この関係は、円運動のページの解説でも分かると思います！
　

[関連記事] 波・波動の基礎

1．波・波動の基礎(本記事)

2．波の合成

3．定常波

4．固定端反射

5．自由端反射

6．横波・縦波