ロープを伝わるパワーの遊び方
- 実験を選び、カードで何が変わるか（振幅、振動数、ロープ）を読もう。
- P = ½·μ·ω²·A²·v を使おう：パワーは振幅と振動数の2乗でふえます。
- 予想を入力してスタートを押そう。モーターは実時間でロープをふります。
- オレンジの線を青い線とくらべよう。線のかたむきがパワーです。振幅をきかれたときは、モーターはあなたの振幅でふります。
波が運ぶエネルギー
波はロープそのものを運ばずにエネルギーを運びます。波が通るとき、ロープの各部分はばねについた小さなおもりのように上下し、まん中では運動のエネルギー、上ではたくわえられたエネルギーをもちます。長さ dx、質量 μ·dx の部分が ω = 2π·f、振幅 A で振動すると、そのエネルギーは ½·(μ·dx)·ω²·A²。波はこれを速さ v で次へわたすので、パワーは P = ½·μ·ω²·A²·v（ワット＝ジュール毎秒）です。ここから2つのことがわかります。1つめ、パワーは振幅の2乗でふえます。2倍大きくふると4倍のパワーです。2つめ、パワーは振動数の2乗でもふえます。速くふるとロープが速く動くからです。両方を2倍にすると16倍です。ロープも関係します。同じ張りなら、重いロープでは波はおそくなりますが、動く質量がふえ、μ·v は √μ でふえます。地震、海のうねり、大きな音のエネルギーが、大きさとともに急にふえるのはこのためです。
学習に絞ったモデル
ロープは理想的で、反対のはしの吸収器がすべてのエネルギーを受け取るので、何もはね返りません。モーターは静止した状態から完全な正弦波でふり、吸収器にとどくエネルギーは最初の波がとどいた時点から数えます。P = ½·μ·(2π·f)²·A²·v は正確です。高さは長さより大きくかいています。振幅をきかれたときは、モーターはあなたの振幅でふります。2%以内の答えは正解です。