ウェーヴマシンのシミュレーション







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コントロールのプレイを押すと左から連続波を送り出します。
ポーズでいったん停止します。 停止した状態で、1こまずつ進めたり戻したりできます。
下のラジオボタンで波の種類は連続波・パルス波山(Crest)・谷(Trough)に、右端は固定端(Fixed End)・自由端(Free End)・反射なし(End less)に設定できます。
リセットすると初期状態に戻ります。


 赤い線が入射波を、緑の線が反射波の状態を表します。青のドットがウェーヴマシン(合成波)をあらわします。
 水色のドットに注目してください。 水色のドットは最初から上下方向にしか動きません。
波動は普通の物体の運動と違い、媒質(波を伝える物質)はその場で振動するだけで、移動していきません。 しかし、振動の状態が次々と伝わることによって、波の形が動いていくように見えるのです。
 波が反射する前と、右端で反射が起こった後の全体の様子に注目してください。 反射が起こる前は波が進んでいくようにみえます。 これを進行波と呼びます。
 しかし、いったん反射がおこると波があるにもかかわらず、横には進んでいかないように見えます。 これを定常波と呼びます。 定常波は反対向きに進む入射波と反射波が重なるために全体として進まないように見えます。 よく見ると水色のドットは非常に大きく振動していることがわかります。 このように定常波が起こっているとき大きく振動する部分を腹と呼びます。 逆にまったく振動しない点を節と呼びます。 ポーズでいったん止めて、合成波が単に入射波と反射波の合成になっていることを確認してください。
 次に、いったんリセットして右端を自由端から固定端に変更し、同じように観察してください。 右端が固定されているので、当然ながら右端は節になっています。 このようになるためには、右端で反射した反射波がちょうど入射波と反対側に振動している必要があります。 (そうでなければ合成したとき0になることはできません) つまり、固定端で反射するとき波は振動の状態が反対になります。 これが固定端反射の特徴です。

 また、反射なしに設定すると右に向かう連続波が伝わっていく様子を見ることができます。


注このページはJavaの機能をテストするためのページです。  InternetExplorer3.02以降でご覧ください。  InternetExplorerは製品版を使ってください。(β版 あるいは Netscape Navigator、Communicator では動作しない可能性があります。)  また、画面のロードには時間がかかります。  このアプレットは大阪府理化教育研究会で1986年に出版した「物理授業で使えるマイコンソフト集」に98のマシン語で掲載してあるものをJavaに移植したものです。  移植にあたって、東京都立上野高校の北村俊樹先生の著書「Windowsで知る音声と運動の実験室」もヒントにしました。


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これはWWW利用の実験のため神川 定久が作成したものです。

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