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高2物理2021 4.1.5.波の式:Geogebraの使い方②波の式

日曜日, 1月 30, 2022

Geogebra 高2 波の式 物理

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 波の式への理解を深めるために,実際にGeogebraで波を書いてみましょう.Geogebraの使い方はこちらへ.

  波の式は,y=A\sin(\omega t-kx+\delta)と表します.ここで,角速度\omegaは単位時間あたりの位相の変化を表す量で,周期Tとして\omega=\frac{2\pi}{T}と表されます.波数kは波の進む距離の単位長さあたりの位相の変化を表す量で,波長\lambdaとしてk=\frac{2\pi}{\lambda}と表されます.ここでは初期位相\delta=0として,波の式をy=A\sin(\frac{2\pi}{T}t-\frac{2\pi}{\lambda}x)と表します.

 それでは,波の式をグラフに表してみましょう.後で動く波を書きたいので,まず「入力」と書かれたところにnを入力してリターンキーを押すと,スライダーが現れます.

 次に,y=2\sin (\frac{2\pi}{8}x)と入力します.\sinは「f(x)」と書かれた部分をクリックすると入力できます.分数は「123」と書かれた部分をクリックして,その中の「÷」をクリックすると分数が入力できるようになります.


 上で説明したとおり,y=2\sin (\frac{2\pi}{8}x)8は波長を表しているので,8を別の数字にすると波長が変化します.

 次に,y=2\sin (\frac{2\pi}{16}n)と入力してみましょう.するとx軸に平行な直線が現れます.ここで,スライダー横の再生ボタン(三角形)をクリックすると直線が上下に動きます.16は周期なので,別の数字に変えると直線の動きが速くなったり,遅くなったりします.

 それでは,いよいよ波の式を入力します.y=2\sin(\frac{2\pi}{16}n-\frac{2\pi}{8}x)と入力して再生ボタンをクリックしてください.y=2\sin (\frac{2\pi}{8}x)の波が横に移動すれば成功です!

 スライダーの範囲を変えるときは,画面右上の設定ボタン(ネジのようなマーク)をクリックして「スライダー」を指定すると変えることができます.

 直線やサインカーブを消すときは,入力スペース横の丸い色の付いた部分をクリック(無色にする)してください.振幅,波長,周期を変えると,波はどのように変化するのか試してみてください.

 次回は波の進む向きについてです.


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