同じひもを使って、反射のようすを比べる実験を2通り行いました。1回目はひもの一方…
同じひもを使って、反射のようすを比べる実験を2通り行いました。1回目はひもの一方の端をくぎに固く結びつけて動かないようにし、2回目はなめらかな棒に通した軽い輪にひもの端を結びつけて、端が上下に自由に動けるようにしました。どちらの場合も、もう一方の端を1回だけ上向きにゆすって山の形の波を送りました。反射して戻ってくる波の形の組合せとして正しいものはどれか。
- ⑴ どちらも山の形になって戻ってくる形がそのまま返るのは端が自由に動ける場合で、固く結んだ端ではそうなりません。
- ⑵ 1回目は谷の形、2回目は山の形端が動けない場合は上下が反転し、端が動ける場合はそのままの形で返ります。
- ⑶ どちらも谷の形になって戻ってくる上下が反転するのは端が動けない場合だけで、自由に動ける端では反転しません。
- ⑷ 1回目は山の形、2回目は谷の形端が動けるかどうかと、上下が反転するかどうかの対応が逆になっています。
解説
正解は⑵です。ひもの端を固くとめると、その点は動くことができません。そこで、端の変位がつねに0に保たれるように、上下が反転した波が返っていきます。これが固定端での反射で、山の形の波は谷の形になって戻ります。一方、端が自由に上下できる場合は、端の点そのものが大きく振れることができるため、上下の向きは変わらず、山の形のまま反射して戻ってきます。端のとめ方によって戻る波の形が変わるところが大切です。
AIが生成したオリジナル問題です。実際の試験問題ではありません。