理科ラボ

物理基礎｜波（1）波の性質

進むのは「振動」で、ロープは進まない

波は、振動が次々と伝わっていく現象です。ロープや空気（媒質）はその場で振動するだけで、進みません。中学のふり返りから始めて、波を表すことば・v ＝ fλ・横波と縦波・まちがえやすい点まで、予想してから5つのステップで確かめよう。

ことばの準備

さきに知っておくこと

    ステップ1

    波が進むとき、ロープはどう動く？

    予想：ロープの端を上下に振ると、波が右へ進んでいく。ロープにつけた目印は、どう動く？

    青＝波、赤＝媒質につけた目印、緑＝1 秒で進んだ距離。図は見やすいようにゆっくり再生。

    予想を選ぶと、ここで条件を変えられるようになります。

    公式

    この単元の式

    名前式ことばで言うと・単位
    波の速さv = fλ速さ ＝ 振動数 × 波長1 秒に f 個の波が出て、1 個の長さが λ。単位 m/s
    周期と振動数f = 1 / T振動数 ＝ 1 ÷ 周期T ＝ 0.5 s なら f ＝ 2 Hz
    速さと周期v = λ / T速さ ＝ 波長 ÷ 周期1 周期の間に 1 波長進む。v ＝ fλ と同じ

    波の速さ v は媒質で決まる。振動数 f を変えると、v ではなく波長 λ が変わる（λ ＝ v / f）。

    重要語句

    この単元でおさえること

    確認問題へ問題ページへ →実験道具：モノコードで音の高さと大きさ弦の振動と音の関係を、自由に調べよう →

    実験のあとに読む

    なぜ「波」でエネルギーは運ばれるのに、物は運ばれないのか

    何を比べる？

    振動数を変えたときの目印の動き、波長を変えたときの波の形、振動数を変えたときの波の速さと波長、横波と縦波の粒の動きを比べます。

    結果をどう考える？

    ロープの波では、となりの部分を引っぱり上げる・引っぱり下げる、という「振動の受けわたし」が次々と起こります。だから振動（とそのエネルギー）は遠くまで伝わりますが、ロープの各部分はその場で動くだけです。波の速さは「となりに伝わる速さ」なので媒質で決まり、手の振り方では変わりません。

    まちがえやすい点・モデルの条件

    「速く振ると波も速く進む」はまちがいです。速く振ると、1 秒に出る波の数（振動数）が増え、その分 1 個の波の長さ（波長）が短くなります。速さ v ＝ fλ は同じままです。

    制作：現役の理科教員 ／ 制作の考え方