問4 図のように，深さが120 cm に設計されたプールがある。これに水深100…
問1 ～問4 に答えよ。
問4 図のように，深さが120 cm に設計されたプールがある。これに水深100 cm になるよう に水をはった。このプールで波を起こしたところ，高さ20 cm の水波がプールの壁まで伝 わった。このとき，プールの壁でみられる現象の説明として，正しいものはどれか。下の1 ～4 のうちから一つ選べ。ただし，水波は水面を横波として伝わるものとする。
水波の進む向き 壁 100 cm 120 cm 20 cm
- 1 プールの壁は水波にとって固定端なので，水の一部はプールの壁をこえる。水面は自由に上下できるので、固定端ではありません。
- 2 プールの壁は水波にとって自由端なので，水の一部はプールの壁をこえる。自由端では変化が2倍になり、100＋40＝140 cmで壁の120 cmをこえます。
- 3 プールの壁は水波にとって固定端なので，水はプールの壁をこえることなく反射して戻る。固定端としている点と、こえないとしている点の両方が誤りです。
- 4 プールの壁は水波にとって自由端なので，水はプールの壁をこえることなく反射して戻る。自由端である点は正しいものの、壁ぎわで高さが2倍になることを見落としています。
解説
正解は2です。水面は上下に自由に動けるので、プールの壁は水波にとって自由端にあたります。自由端では、届いた波と反射した波が同じ向きに重なるため、壁のところでの水面の変化はもとの2倍になります。高さ20 cmの水波なら壁ぎわで40 cm持ち上がり、水深100 cmと合わせて140 cmとなるので、深さ120 cmの壁をこえてしまいます。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00010.htm）を加工して作成