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R4年度第1回高認物理基礎大問4解説

大問4

問1【波の速さ】

 波が媒質を伝わるとき、媒質の各点が1秒間に振動する回数を波の振動数、1回振動するのに要する時間を周期、媒質の振動中心からの変位の最大値が振幅である。また、媒質の各点が1回振動する間に波が進む距離は1波長である。このことから、波の伝わる速さを式で表すと、次のようになる。
・$(\text{波の伝わる速さ}) = (\text{振動数}) \times (\text{波長}) =  \dfrac{1}{\text{周期}} \times (\text{波長})$

問2【定常波】

 逆向きに等しい速さで進む、振幅と波長の等しい2つの波が重なると定常波(定在波)ができる。図は、定常波のある瞬間の波形を表したものである。図の点a~eの中から、すべての腹の位置を選んだものとして正しいものはどれか。
・a, c, e

問3【うなり】

 ギターの1本の弦とおんさを同時に鳴らすとうなりが聞こえた。次に弦の音の振動数をわずかに大きくすると1sあたりのうなりの回数が減った。このうなりに関する文として正しいものはどれか。
① うなりが聞こえても、弦とおんさの音の高さが一致しているとは限らない。(よって、間違っている。×)
② 最初の弦の音の大きさをわずかに大きくしても、1sあたりのうなりの回数は変わらない。(よって、間違っている。×)
③ 最初の弦の音の振動数をわずかに小さくすると、1sあたりのうなりの回数は増える。(よって、間違っている。×)
④ うなりが消えたとき、弦とおんさの振動数は一致している。(正しい。○)

問4【3倍振動の定常波】

 図のように、弦にできる定常波(定在波)を調べる装置で実験を行った。振動装置の振動数を660Hzにすると、3倍振動の定常波が現れた。次に振動装置の振動数だけを変化させて、基本振動の定常波を発生させるためには、振動数を何Hzにすればよいか。
・$220 \div 3 = 220$(Hz)

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