波マシン:波長、振動数、速さ

教育用シミュレーションゲーム。1つの波の長さ、波の速さ、速くふるとどうなるか、1つの波が通りすぎる時間を予想し、モーターがロープを波でいっぱいにするようすを見よう。

波長振動数と周期

波マシン

波を数えよう

準備完了
波マシンを動かすにはJavaScriptを有効にしてください。説明と例題は読めます。
ロープビーズあなたの予想ものさしと前の波
波v = f·λ

時間

0.00 s

t

振動数

— Hz

f

波長

— m

λ

波の速さ

— m/s

v = f·λ

周期

— s

T = 1 ÷ f

始める前に予想しよう

予想を入力すると準備がととのいます。答えを入れるまでスタートは押せません。

波がどうなるか予想しよう。

ミッションスコア—

答えは2%以内なら正解で、それぞれ100点。1回目の実験で正解すると50点追加。実験はスタートした時点で1回と数えます。

✓ 正解① 一発正解

波マシンの遊び方

  1. 実験を選び、カードでロープ、振動数、波長を読もう。
  2. v = f·λ と T = 1 ÷ f を使おう。波長は山から次の山までのきょりです。
  3. 予想を入力してスタートを押そう。モーターが実時間でロープを波でいっぱいにします。
  4. オレンジの印を、ロープの山や、波がとどいたところとくらべよう。

波長、振動数、周期

ロープのはしを一定のリズムで上下にふると、波の列がロープを伝わっていきます。振動数 f は1秒にふる回数、つまり1秒に出る波の数で、単位はヘルツ (Hz) です。周期 T は1回ふるのにかかる時間で、T = 1 ÷ f。2 Hzなら0.5 sごとに1つの波です。波長 λ は1つの波の長さで、山から次の山までです。この3つは波の速さで結びついています。1周期の間に、最初の波はちょうど1波長進み、そこで次の波が出ていきます。だから v = λ ÷ T = f·λ。速さを決めるのはロープで、どれだけぴんと張っているか、どれだけ重いかによります。手ではありません。だから同じロープを速くふると、たくさんの波が入り、波は短くなります。同じリズムで強くふると、波は高くなりますが、速さと長さは変わりません。ビーズのようにロープの1点を見てみよう。1周期に1回上下します。

学習に絞ったモデル

ロープは理想的です。波は形と速さを保ち、何も失われません。モーターは静止した状態から、はしを完全な正弦波の形で動かします。波の列の先頭はロープの速さで進み、反対のはしで何もはね返りません。高さは長さより大きくかいています。ふつうのロープの小さな波と同じように、振幅は速さにも波長にもえいきょうしません。実験は実時間で進みます。2%以内の答えは正解です。

言語を切り替えても、実験、予想、挑戦回数、実行の状態は保たれます。