波マシンの遊び方
- 実験を選び、カードでロープ、振動数、波長を読もう。
- 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。
- 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。
- 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。