イントロ
横波と縦波
進む向きと揺れる向きを分けて見る
波が右へ進んでも、媒質の各部分がずっと右へ運ばれるとは限りません。波が進む向きと、その場所の粒子が往復する向きを比べると種類が決まります。
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定義
横波と縦波
- 教科書では
- 媒質の振動方向が波の進行方向に垂直なら横波、平行なら縦波です。
- 言いかえると
- 横波はひもを上下に振って右へ波を送る場面、縦波はばねを前後に押し引きして密な部分と疎な部分を送る場面が代表例です。媒質の各部分は基準位置の周りを往復し、波形やエネルギーが先へ伝わります。
公式
方向で分類する規則
横波
振動方向 ⟂ 進行方向
二つの向きが直角です。
- ⟂垂直、直角の関係
縦波
振動方向 ∥ 進行方向
二つの向きが同じ直線上です。
- ∥平行の関係
使うときのコツ
進行方向だけでなく粒子の往復矢印も必ず描きます。
解くコツ
波の進行矢印を一本、粒子の往復矢印を一本描いて、直角か平行かを判定します。
比較
| 種類 | 粒子の振動 | 見え方と代表例 |
|---|---|---|
| 横波 | 進行方向に垂直 | 山と谷・ひもの波 |
| 縦波 | 進行方向に平行 | 密と疎・空気中の音 |
種類横波
- 粒子の振動
- 進行方向に垂直
- 見え方と代表例
- 山と谷・ひもの波
種類縦波
- 粒子の振動
- 進行方向に平行
- 見え方と代表例
- 密と疎・空気中の音
縦波を山谷の曲線に描き替えることはできますが、その曲線は粒子の実際の上下運動を表すとは限りません。
手順
見分ける手順
- 1
波形や密部が進む方向を決める
- 2
一つの媒質粒子が往復する方向を決める
- 3
二方向が垂直なら横波とする
- 4
二方向が平行なら縦波とする
例
- 場面
- 水平に置いたばねの左端を前後に押し引きすると、密な部分が右へ進んだ。
- 順に考えると
- 波の進行方向は右です。ばねの各輪は右へ運ばれ続けず、左右に往復します。粒子の振動方向と進行方向が同じ水平線上なので縦波です。密部の次には疎部が続き、この疎密の模様が右へ伝わります。
- ここが結論
- この波は縦波です。媒質ではなく疎密の変化が進みます。
注意
媒質と波を同じ移動と考えない
確認
確認テスト
Q1
波が東へ進み、媒質粒子が南北方向に振動しています。この波はどれですか。
確認
音波への適用
Q1
空気中を右へ進む音波で、空気粒子が左右に往復しています。分類と理由の組合せはどれですか。
まとめ
まとめ
- 1
横波は振動方向と進行方向が垂直
- 2
縦波は二方向が平行で疎密が伝わる
- 3
媒質粒子は基準位置の周りを往復する
- 4
二本の方向矢印を描いて分類する
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