質問: 縦波の速度について 縦波の速度についてです。 縦波の速度が最大になるのは変位が0の時、速度が0になる時は変位が最大、というのは横波の時の理屈で考えると言葉では理解できるんですけど、実際に縦波のグラフを書いてみると、縦波の変位が0になる点は波の伸縮の中心でずっと動いていないように見えます。速度がないように見えます... ながーいバネのようなものに起こる縦波を、バネの中の各点が波が起きるとどれだけ変位があるかで横波のグラフ化する、あのごく一般的なものです 間違っているところを教えてください。 よろしくお願いします
回答: >グラフだと理解できたのですが、グラフの上の波の点々の移動を見ると、やっぱり、変位ゼロの赤い点はt=0からt=tに時間が経過しても動いていないから速度はゼロなんじゃないか...と思ってしまいます。縦波はイメージしにくいので仕方ないと思います。イメージできてしまえば、「あーそういうことか」となるのですが、それが難しいですね。 >変位ゼロの赤い点はt=0からt=tに時間が経過しても動いていないからt=0とt=tの比較ではなく、t=tからの時間経過を追ってください。t=0はあくまでも、各点がもともとあるべき位置(静止位置)を示したにすぎませんので。 >この考えは定常波に限定されると頭ではわかっているんですけどいえいえ、定常波に限定されるわけではありません。進行波での現象です。 媒質の速度というのは、波が進む速度とは違いますからその区別はしっかりしてください。波自体は等速度運動ですので波の進む速さは一定です。縦波では各媒質が、dogさんの解説にもあるように、左右に単振動していますから、その単振動の速度が最大の点が時刻t=tで変位0の点ということです。 動画がupできるといいのですが、できない(できるのかもしれませんがやり方がわからない)ので、また静止画で説明してみます。まずは、横波の場合で、考察してみましょう。 横波は、下の図のように各媒質が、上下方向に単振動しています。時刻t=tのときの横波の様子から、単振動の速度が最大となるのは、振動中心、つまり、変位が0の点となります。ここまではいいでしょうか? 次に縦波の場合を考えてみます。縦波は各媒質が左右に単振動しています。変位最大の点2つと、速度最大の点1つについて、横波の図と同じように、単振動の様子を書き込んでみると下の図のようになります。時刻t=tで、変位が0の赤点は左右の単振動の中心に位置するので、速度が最大となります。 この説明はいかがでしたか?もしまだわからないようであれば、また、遠慮なく質問してください。友達付き合いはしつこいと嫌われますが、勉強はわかるまでしつこくすることが、上達の秘訣です。