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阪大入試出題ミス
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0001ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/07(日) 09:43:12.36ID:???
このたび、本学において、平成29年度大阪大学一般入試（前期日程）等の理科（物理）における
出題及び採点に誤りがあったことが判明いたしました。
そのため、改めて採点及び合格者判定を行い、新たに30名を合格者としました。
（以下略）
www.osaka-u.ac.jp/ja/news/topics/2018/01/06_01

ここにも問題掲載
http://takupath.net/oosaka-uni-mistake-3681
0079ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 13:09:19.61ID:???
>>67
ざっつらいと。書いた甲斐がありました。

>>66
オーディオの科学というHPをご存知でしょうか？
スピーカーの物理学の「II 音響インピーダンスと放射インピーダンス」
を読むと音波を変位速度で計算したり、速度ポテンシャルを導入したりしています。
だから粒子速度で捉えるのは筋が良さそうに思えます。

反射係数にそんな罠が…
電磁気で反射係数を扱うときには気を付けることにしますw。

速度ポテンシャルの様なものを使うと
有限要素法等で振動問題が扱えるようになるので便利なのだよ。
（求められるのは定常状態だけだけど、時間経過を追わなくても良い
から計算量をグっと減らせる。）
0081ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 13:40:31.30ID:68vT2rFY
阪大が出題ミスを
認めたのはいいことだと思いますが、

ただ今回
1)2d=nλ
2)2d=(n-1)λ
の両方を追加正解とするのは
違和感があります

この問題の正解としては
どちらがベターでしょうか？
0082ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 14:25:04.95ID:???
>>59
そのとおり。高圧を壁にかけたら(理想的には瞬時に)その高い圧が跳ね返り戻る
だから疎密波は同相
でもそれを踏まえて>>58
あの壁を固定端と呼んでいいか
完全反射の壁は固定端か自由端か縦波にとっての硬い壁は
0084ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 14:43:21.62ID:???
>>82
圧力の波と変位の波の関係は>>72の図に示した通り。
圧力の波は同位相で返るが、変位の波はプラスで壁に当たったものがマイナスで
返らないと同じ圧力の波は作れない。だから逆位相。圧力の波が変位で作られて
いるとしたら、変位の波の方が消失すると圧力の波は消えるし変位の波が大きくなれば
圧力の波も大きくなる。

この通りなら、2d/λ＝n+1/2なんだろうな。
決着は実験かぁ。www
0086ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 15:08:39.08ID:???
>>84
多分それなんだろな。
変位てのが直感的には分かりにくいなあ
空気の振動を考えるのにバネの反射のが視覚的に分かりやすくて動画サイトに実験画像がアップそれてる
0087ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 15:21:55.43ID:???
>>84
＞決着は実験かぁ。www
アホか
・変位の波動で音叉も壁の反射も計算しするか。
・音圧の波動で音叉も壁の反射も計算しするか。
マイクは大きさだけで関係ないからどちらの結果も同じだ。
0088ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 15:30:44.18ID:68vT2rFY
>>84
変位で考えた場合は
音叉で更に逆位相になるので、
1/2波長ズレは解答として間違い
0089ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 15:36:14.90ID:???
位相という言葉の定義の問題だろ
壁では固定端反射だから位相はπずれる
それによって作られる定常波を考えればいい
ただ音の大きさはその定常波の節の所で最大となる
ただそれだけの話だよ
疎密波では節で圧力変化が最大になるのをうっかりしただけだろ、阪大は
0091ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 16:18:17.46ID:???
ファインマンのエッセイにこんなのがあったのを思い出した。

　ブラジルの大学の物理教科書で
　斜面をすべらずに転がり落ちる剛体球の運動の説明を
　慣性モーメントを無視して、つまり質点として扱って記述していた。
　しかも、実験結果と称して誤差付きのグラフまで載せていた。

阪大の出題ミスの話を聞いてまっさきに思い出しました。
こんな初歩的なところで間違える方がおかしい。
0093ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 16:55:25.46ID:68vT2rFY
>>91
ご冗談でしょう？阪大さんてか笑
0095ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 18:13:10.87ID:AMRJIzzn
なんか寂しいね。
一昔前だったら問題に気づいた人達も2ちゃんで指摘していたかも知れないのに
今ではスレもあまり盛り上がらないし、議論の主力がツイッターだもんな。
0097ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 18:36:05.30ID:???
そもそも固定端と自由端ってなんだよ。信仰か？ んなもん弦やウェーブマシンを解釈する時しか出て来ねーだろ。

疎密波の界面反射なんだから、その通り解釈しろよ。壁に媒質が衝突した瞬間に疎が密に、密が疎に入れ替わったらおかしいだろ。どんだけの質量が生成消滅すんだよ。
0101ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 19:26:43.48ID:gv4jKi+3
>>87
すぐアホアホ言うのが5ちゃんねるだろ。
んなところで、普通の議論ができるかよwwwww
Twitterでそんなことやったら、アカウントを閉じないとダメだろ。
そりゃまともな議論は無理だろうなwwwww

5ちゃんねるの過去の栄光万歳！
0102ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/08(月) 19:28:17.62ID:???
>>97
キミは波動の重ね合わせが理解できないから不合格
重ね合わせた状態の波が実際に観測される、「瞬間に疎が密に、密が疎に入れ替わったり」しない。
0103ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/08(月) 19:50:34.78ID:???
>>100
気柱の開放端での反射って高校物理ではどうやって説明してるのか、たまに不思議に思う。
開放されてたら音波は出て行く一方じゃん？って問いに答えられる教師はいるのだろうか。
量子力学の波動関数が井戸ポテンシャルで反射するみたいなアナロジーが成り立ちそうな気がするけどちゃんと説明できる自信ないなあ。
0104ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/08(月) 19:57:48.40ID:???
一応は阪大がミスを認めた形なのに、まだ問題内容に対してあーだこーだ言われるのは
阪大が最初の解答( 2d = (n - 1/2)λ ) も「正しい」としてしまったせい。
普通に考えたら 「間違い」だよねえ。 難関大のプライドが許さないのかも知れんねえ。
0107ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/08(月) 20:36:35.32ID:???
>>103
開放端では反射ありの放射だよね
そこの形がミソで普通の筒だと沢山反射する
んで反射を最小化するにはインピーダンス整合を図る必要があってテーパーをつけるの
電波でいうホーンアンテナ
ってことはアマチュア無線やってる中高生でも想像できる
0109ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/08(月) 20:55:48.10ID:gv4jKi+3
>>107
メガホンを使う理由ぐらい高校生に説明してやれよ。
音響インピーダンスでググれ。
0111元歌 ふられてBANZAI
垢版 |
2018/01/08(月) 21:01:27.31ID:jNBAVV2b
関連スレ
【京大に】東日本から大阪大学への進学【ふられて阪大】
http://rio2016.5ch.net/test/read.cgi/student/1505046410/ 主題歌

俺は泣いてたぜ 風が冷たいぜ
京都女に どんなに俺が 憧れてきたか分かるか？

俺は目指してた 京都住みたくて
でもその夢は 砂のように 消えちゃった 俺の前から

まずいぜホント 俺をふるなんて
うるんだ瞳 京大 京大 京大 京大 サ・ヨ・ナ・ラ

阪大 阪大 Ah ふられて ふられて 狙い目
阪大 阪大 Ah 俺はもう 京大に お手あげ
0112ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/08(月) 21:05:42.16ID:???
インピーダンス整合... なるほど
圧力・変位(の時間微分)が、電子回路だと電圧・電流 に相当するわけですね
0113ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/08(月) 21:08:24.50ID:PJ72jXAl
まあでもフツー大学から
入試問題の解答公表しないよね

そういう意味では
今回の阪大は良心的
0116ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/09(火) 00:32:13.37ID:tqOa6V9H
>気柱の開放端での反射って高校物理ではどうやって説明してるのか、たまに不思議に思う。
>開放されてたら音波は出て行く一方じゃん？って問いに答えられる教師はいるのだろうか。

うむ。
まずそう思うな。

しかし、音とは空気分子一つ一つの正弦波振動（の重なり合い）だと思えば
気柱開放端ではスカスカの外気のせいで外側へ向かう振動の振幅が一気に大きくなる。

で、その大きくなった分子振動が今度は開放端内側に戻ってきたら
それは気柱内側へと向かう波になり、結果として自由端反射となるってことだな。

ざっとしか見てないが
阪大がやらかしたのか。

くっくっく
0117ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/09(火) 00:52:05.43ID:???
鉄筋コンクリート造りの学生宿舎の長方形の部屋にオーディオセットとスピーカーを両サイドに置いて鳴らすと
ちょうどいい位置にステレオの音場が出来て楽しめたなあ
何もない部屋の壁に音が綺麗に跳ね返って部屋の真ん中に反響のスイートスポットが出来上がるの
そこに入るとなんか音楽が今でいう5.1chサラウンドみたいな不思議な感じになったなあ
0118ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/09(火) 00:57:16.43ID:ZnHi5XQ9
まー、この世の中では。常識的に＝阪大や東大やエライさんたちの立場や「命」よりも。

受験生たちの「将来」のほーが＝はるかに重要で大切なコト。って、ことですね。。。
0119ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/09(火) 01:09:47.62ID:tqOa6V9H
>何もない部屋の壁に音が綺麗に跳ね返って部屋の真ん中に反響のスイートスポットが出来上がるの
>そこに入るとなんか音楽が今でいう5.1chサラウンドみたいな不思議な感じになったなあ

パソコンのスピーカーと
外部ディスプレイのスピーカーとで
ニセサラウンド出来るしな。

くっくっく
0122ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/09(火) 08:49:35.69ID:ClgmQ9fh
>>113
ほんとこれ
こんなんがあるから大学は解答を公開しないんやろなぁ
0123ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/09(火) 12:18:12.21ID:l31b3Msk
本質は
大学入試の問題としては不適当である、ということ。

これを言わなきゃ今回の騒動が今後に生きない。
0124ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/09(火) 12:22:22.66ID:???
このスレでも「音叉から出る音波は左右でどうなってるのか？」
で議論が沸騰してしまう。
明らかに入試問題としては不適切であることがわかる。
0130ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/09(火) 14:39:31.96ID:???
ヤングの実験だと光の場合中間地点で明線が見えるけど、音でやった場合は中間地点では音が聞こえなくなるってことか
0131ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/09(火) 17:35:42.17ID:tqOa6V9H
>空気は何で元の位置に戻れるんだ？って昔から思ってる

空気分子の密度が濃くなった箇所は圧力が大きくなってるから
密度が薄く圧力の小さくなったもとの場所へ押し戻されるんだよ。
分子同士の平均的な衝突運動だ。それがいろんな正弦波の重なりに近いってことだ。

くっくっく
0133ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/09(火) 17:53:28.79ID:???
>空気は何で元の位置に戻れるんだ？って昔から思ってる

粒子の移動が速く（空気で数百m/s等）ても平均自由行程が著しく小さい(数十nm)から
一定時間毎の平均位置をみるとそれ程動かない（当たり屋も真っ青の全くもって激しい酔歩だな。）
例えば厳密ではないけど煙の拡散と音速を比較すると何となく分かるんじゃないかと。

個々の粒子の動きをまじめに捉えると面倒なので、
まとまった量（いわゆる単位体積とか）の周辺粒子の平均位置を「概念」的に粒子位置として扱うと
幾らか固体っぽく（というか連続体）扱える。

ただ平均位置の移動速度が音速に近づいてくると
そういった前提条件（上述の拡散速度と音速の格差社会のようなもの）も崩れてしまって
空気なんかはドッカーンバリバリな訳です。
0135ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/09(火) 18:32:09.28ID:GTcZBBif
くっくっくの人の開放端の説明がわかりにくいのでもっとわかりやすく説明してくれる人いない？
0136ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/09(火) 18:57:08.99ID:???
外に出ていく波が密のときは
中に入って分子の多くが弾き飛ばされるので
入ってくる波は疎になる。
0143ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/10(水) 00:29:52.17ID:KGjU0PSF
>>130
音叉の場合は、それぞれの叉が逆方向に動いているから逆位相になって
最初の問題でも答えは密密密密にならずに、疎密疎密になるんだろ。
>>133
分子的ミクロ的には動いているけど、完全弾性衝突だから速度が交換されるだけで
マクロ的に見たら空気は動いていないと見なせると、単純に考えてはダメ？
0144ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/10(水) 01:18:07.98ID:???
>>140
ああ…ゴメン何となく言っている意味が分かってきたのだが…
横波は横波でもスリット線と垂直方向のことだよね。
（或いはヤングの実験のよくある図の面内方向の横波。）

固体中でやらないといけないかな。スリットとかどうするのかアレだが…
ゲルっぽいものにズブりと圧電素子でも差し込んでみるとそうかもしれない。
中間点では圧電素子がプルプルするけど両側から押される圧力変化は少ないかも。
固体だとインピーダンスが大きいから、
中点に板を差し込んで、実験台に固定した圧電素子とつなぐと信号拾えちゃうか。
（干渉縞の見える）側面から見ると圧力の高い部分は盛り上がって、低い所は凹んで
しわしわに見えるかも知れないね。

スリットがなぁ・・・
スリットの代わりに2本の棒をさして同相で高速ツイストさせるか。
0145ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 03:19:13.14ID:???
>>143
>>133だけど
（流体1コマしか受けてないモグリだが…）
常識的な範囲ならOKだし気にしない方が良いかも。

非常識な範囲は…
例えば圧力がかなり低い場合とか。
まぁ真空は音波が伝わらない。
平均自由行程とかが関係する。

プラズマの様なクーロン力が働かない
通常の気体の場合
波長に比べて平均自由行程を無視できなくなると
衝突が減って伝達しにくくなるんじゃないかな。
（ということは高音から伝わらなくなるということか…）

後は…あまり自信がないけど…間違ってたらゴメン。
ホイヘンスの原理で素元波が等方的なのは衝突回数が多いからかな。

低周波の方が衝突回数が多くて等方性が増すからよく回折する
というのはウソw。(素元波同士の位相のズレが小さいから。)
ちょっとは影響…しないか？。選択問題のダメ選択肢にできそうだ。

おや、お肌に良くない時間になってた
0148ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/10(水) 08:49:17.87ID:???
もう人生どうしたら良いのか分からない・・・・・。
東京大学理学部数学科に入りたいけど、尋常じゃないくらい頭が悪いのです。
白チャートすらまったく理解できません・・・・・。
でも東京大学理学部数学科に入りたいです。
0149ご冗談でしょう？名無しさん
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2018/01/10(水) 09:12:18.40ID:???
3次元中の球面波だから音叉からの距離に反比例して振幅が小さくなるから
実際にはマイクの位置にもよるし波長の倍数からもずれるな
0152ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 14:25:09.51ID:???
>>150 間違ってるよ。
それで問５では、その問４の間違った解答に沿った都合のいい実験値が使われていた。
これが当初は公式解答がないのに問題発覚する手がかりになった。
今回、元の解答「も」正解扱いにしたのは、
・問５で逆誘導してしまったので恩情採点
・本来落ちるべきなのに合格させてしまった学生 への配慮
とかが考えられる。
0153ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 14:59:53.05ID:???
>>152
二つの点音源A,Bが同位相で振動しているとき、ABの垂直２等分線上の点で聞こえる音は極小になる
つまり二点からの経路差が波長の整数倍のところで音圧は極小になる
阪大の問題でも音叉の左右から出る音波は同位相で、壁での反射で疎密波の位相は変化しないので、経路差が波長の整数倍のところで音圧は極小になる
したがってマイクで最も音が大きくなるのは波長の整数倍から半波長ずれたところで、阪大の元の解答が正しい
0155ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 18:27:41.07ID:???
>>153
音叉の右側に定在波は立たないから、節線腹線で考えちゃダメです。
阪大は「点音源とみなす」と書いてるし。
0156ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 19:33:49.89ID:???
>>153
２つの点音源って…もしかして音叉の2枚の板のことなのか？
音叉を見たことがあるだろうか。
波長>>板間隔だよ。

つまり板間の空間はほぼ同じ圧力とみなせる。
PV=ｎRTの成立するような熱力学な世界とでも言おうか。
圧力が等方的にかかるから、側面から空気が出入りする。
（この狭い空間に限っては、もはや波ではない。）
（電気回路で低周波の時に線路端の反射とか考えないのと同じ。）
だから問１でAC方向にも逆相の波が出てくる。

そもそも音波で考えるとAC方向からの音波が何故出てくるのか説明できない。

問１の答えはｆでしょ。AC方向でもBD方向でも1次元じゃ左右対称。
1つの点音源で良いんだよ。
0157ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 19:36:56.70ID:???
>２つの点音源って…もしかして音叉の2枚の板のことなのか？
私の勘違いか…？
2つの点音源って…？

場合によっては
>>156は忘れてください。
0158ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 20:02:49.67ID:???
>>156
ダラダラスレを何行も書く奴ほど意味不明かトンデモ。
音叉の基本振動はU字型が同時に逆方向に振動運動する。
つまり、音叉の内方向の波は打ち消される、２個のスピーカーを左右逆にくっつけて
音を出したのと同じで、十分離れれば球面波と同じ。
音叉の右側にあるマイクは>>155のように定常波ではなく進行波の重ね合わせだからマイク位置は無関係。
0159ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 20:03:22.50ID:???
>>156
ダラダラスレを何行も書く奴ほど意味不明かトンデモ。
音叉の基本振動はU字型が同時に逆方向に振動運動する。
つまり、音叉の内方向の波は打ち消される、２個のスピーカーを左右逆にくっつけて
音を出したのと同じで、十分離れれば球面波と同じ。
音叉の右側にあるマイクは>>155のように定常波ではなく進行波の重ね合わせだからマイク位置は無関係。
0160ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 20:30:44.81ID:???
>>153
>二つの点音源A,Bが同位相で振動しているとき、ABの垂直２等分線上の点で聞こえる音は極小になる
>つまり二点からの経路差が波長の整数倍のところで音圧は極小になる

分かった分かったwwww。あぁ、からかわれてしまったなぁ。
もしかしてヤングの実験の方ですね。ごめんなさい。気づかなくて。

まず横波は固体中でしか成立しないけど、乗っかりますw。

しかもABの垂直2等分線上全てで成立するわけではない。
>>144は飽くまでも近似ですよ。ABスリット面から垂直に十分離れていないとね。
しかもABスリット面内では面に垂直な成分「しか」ないでしょ。
（>>144の最後の棒ツイストを想像してほしい。AB面には面に垂直成分しかないだろう？）
AB面に垂直な縦成分は圧力に寄与しない。
AB面に垂直な完全なる横波。粗密ではない。
だかたAB面内はどこも圧力変化なしになってしまうのだ！
だからAB面内に圧電素子を挿しても音が拾えないのだよ…
（この思考実験はパズルみたいで面白いけどね。）
0162ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 20:47:16.81ID:???
やっぱ高校物理で波動を扱うのは無理なんじゃないの？
そもそも微分積分は一切使えないし
こんなのより古典力学の角運動量教えた方がよっぽど役に立つ
0163ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 21:09:57.67ID:???
>>162
現代物理学の基礎の一つが波動の物理なのだよ
波動が理解できなければ電磁場も量子力学も理解できない。
旧帝に素人は無用。
0164ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/10(水) 23:59:01.05ID:KGjU0PSF
正直に言う。
この問題を初見で解いた時、AⅠ1の問題に誘導されて、壁向きの波とマイク向きの波は逆位相で
壁の固定端反射で逆位相だから、結局強め合う条件の基本式、行程差＝nλになると考えてしまった。
0167ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/11(木) 02:01:27.71ID:2Gz31JYx
音叉が逆に動いているなら逆位相じゃん、固定端なら逆位相反射じゃんと、深く考えないで答えたから
ここや他で議論されているような、疎密波と変位波を区別する所まで頭が回らなかった事が恥ずかしかった点。
0168ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/11(木) 04:43:48.29ID:Z93Zw7aJ
池の波紋のように1点から周囲に波が伝わるとする。一次元に限り、
y=A sin 2π(t/T-x/λ)とy=A sin 2π(t/T+x/λ)の波ができる。
距離dの固定端で反射したものと足し合わせると
=A sin 2π(t/T-x/λ)-A sin 2π(t/T-(x+2d)/λ)
sinA-sinB=2sin(A/2-B/2)cos(A/2+B/2)だから、
=2Asin(π(2d/λ))cos(2π(t/T-(x+d)/λ))
だな。
振幅2Asin(π(2d/λ))
・　2d/λ=πn (n=0, 1...)でゼロ
・　2d/λ=πn+1/2πで±2、絶対値最大
http://iup.2ch-library.com/i/i1881772-1515613344.jpg
0175ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2018/01/11(木) 11:54:30.02ID:???
>>174
波源が点の水面波で振動の中心からの変位を表すならこれであってる。
水面波なら壁で固定端反射しないが。

この人も水面波と音波がごっちゃになってるね。
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