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大学入試難問(数学解答&物理編⑦波動(波の式・波の干渉))

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 まずは、数学(数列(数学的帰納法))の解答と解説。

先週の問題 数学 数列(群数列)

<問題>

数列1,1,3,1,3,5,1,3,5,7,1,3,5,7,9・・・の第200項を求めよ。

また、初項から第200項までの和を求めよ。


<ヒント>

① 1|1,3|1,3,5|1,3,5,7|・・・とグループ分けする。

② 第N群の特徴(項数や和)を考える

③ 第200項が第N群にあると仮定して②から第N群の何番目なのかを求める。

④ ③から答えを求める。


解答 

今週の問題 物理 波動(波の式・波の干渉)

<問題>

 十分広い水面があり、その水面をxy平面とし、原点をとる。波源S1とS2がそれぞれ点(-a/2,0),(a/2,0)にあり、波源での波の振動は共に、ψ=Asin(2πft)で表せる。又、波は減衰しないものとする。波の強さを測定したところ、x軸上の波源S1と波源S2の間(-a/2<x<a/2)の範囲では、節が4個、腹が5個あり、その外側(x<-a/2,a/2<x)では、波の強さは、波源が1個のときと同じであった。

(1)この波の波長を求めよ。

(2)x軸上の節の位置を求めよ。

(3)S2からy軸と平行に正の方向に進んで行くとき、初めに波が強くなる点とS2の距離を求めよ。

(4)節線の方程式を求めよ。


<ヒント>

(1)まずは、点P(x,y)での合成波の式を求める。

   その合成波の式にx軸上条件のなので、y=0を代入した後、

   節の数、腹の数、波源の外側の波の強さから、合成波が表す振幅を考慮して波長を求める。

(2)(1)の結果と、節なので合成波の振幅0を考える。

(3)合成波の振幅が2Aとなるのが、強くなる点。

(4)合成波の振幅が0となるのが節。あとは、頑張って式変形して行く。因みに、双曲線の式になるからね。


 計算は少し大変だと思うけど、理系なら、これくらいは出来るようにしておこう。それでは、頑張って下さい。

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