物理学の波：定義、タイプ、式

波は、物質を輸送することなく、エネルギーのみを輸送することなく、宇宙を伝播する擾乱です。

波を発生させる要素はソースと呼ばれ、たとえば、川の水に投げ込まれた石は円形の波を生成します。

液体の表面の円形波

波の例としては、海の波、電波、音、光、X線、マイクロ波などがあります。

波とその特性を研究する物理学の部分は波と呼ばれます。

波の特性

波を特徴づけるために、次の量を使用します。

• 振幅：波の高さに対応し、波の平衡（静止）点と山頂の間の距離で示されます。 「山」は波の最大点を示し、「谷」は最小点を表すことに注意してください。
• 波長：ギリシャ文字のラムダ（λ）で表され、2つの連続する谷または山の間の距離です。
• 速度：文字（v）で表される波の速度は、波が伝播する媒体によって異なります。 したがって、波がその伝播媒体を変えると、その速度が変わる可能性があります。
• 周波数：文字（f）で表され、国際システムでは、周波数はヘルツ（Hz）で測定され、特定の時間間隔での波動の数に対応します。 波の周波数は伝搬媒体に依存せず、波を生成したソースの周波数にのみ依存します。
• タイムコース：文字（T）で表され、周期は波長の時間に対応します。 国際システムでは、周期測定単位は秒です。

波の種類

は 自然、波には2つのタイプがあります。

• 力学的波：伝播が発生するためには、力学的波には、音波や弦の波などの物質的な媒体が必要です。
• 電磁波：この場合、電波や光など、波が伝播するための物質的な媒体が存在する必要はありません。

波の分類

による 波の伝播方向、それらは次のように分類されます。

• 一次元波：一方向に伝播する波。
  例：ロープの波。
• 二次元波：2方向に伝播する波。
  例：湖の表面を伝播する波。
• 三次元波：すべての可能な方向に伝播する波。
  例：音波。

波は次のように分類することもできます 振動方向:

• 縦波：震源の振動は波の変位と平行です。
  例：音波

• 横波：振動は波の伝播に垂直です。
  例：弦を振る。

数式

期間と頻度の関係

周期は周波数の逆数です。

したがって：

伝播速度

速度は、周波数の逆数を周期に置き換えて、周波数の関数として計算することもできます。

我々は持っています：

例

周波数が5Hz、波長が0.2mの波の周期と伝播速度はどれくらいですか？

周期は周波数の逆数であるため、次のようになります。

速度を計算するには、次のように波長と周波数を使用します。

起伏のある現象

反射

障害物に遭遇したときに特定の媒体を伝搬する波は、反射、つまり伝搬方向を逆にする可能性があります。

反射しても、波の波長、伝搬速度、周波数は変化しません。

例として、人が谷で叫び、数秒後に彼の声のエコーが聞こえる場合があります。

光の反射を通して、私たちは磨かれた表面に私たち自身のイメージを見ることができます。

湖の穏やかな表面に映る画像

屈折

屈折は、波が伝搬媒体を変化させるときに発生する現象です。 この場合、速度値と伝播方向が変化する可能性があります。

屈折現象により、浜辺の波は岸と平行に砕けます。 水深（伝播媒体）の変化により、波の方向が変化し、波が岸に平行になります。

回折

波は障害物を一周します。 これが起こるとき、私たちは波が回折されたと言います。

回折により、たとえば壁の向こう側にいる人の声を聞くことができます。

障害物を通過すると波が広がります。

干渉

2つの波が出会うと、干渉と呼ばれる振幅間の相互作用が発生します。

干渉は、建設的（振幅の増加）または破壊的（振幅の減少）の場合があります。

定在波

定在波は、等しく反対方向の周期波の重ね合わせから発生します。

建設的および破壊的な干渉が発生すると、振動するポイントと振動しないポイントが表示されます。

ギターの弦など、両端が固定された弦に定在波を発生させることができます。

すべてを知っている：

• 音波
• 音速
• 光速
• エネルギー
• 重力波
• 物理式

入試演習

1. （ENEM-2016）

心電図は、患者の心臓の状態を評価するために使用される検査であり、特定の期間にわたる心臓の電気的活動の記録です。 この図は、快適な温度環境で休息している禁煙の成人患者の心電図を表しています。 これらの条件下では、毎分60〜100拍の心拍数が正常と見なされます。

提示された心電図に基づいて、患者の心拍数は

異常な。
b）理想値を超える
c）理想値を下回る
d）下限に近い
e）上限に近い

回答を参照してください

代替案c）理想値を下回る

2. （ENEM 2013）

飛行機で旅行する場合、乗客は電磁波の放射または受信を伴う操作を行うすべてのデバイスをオフにする必要があります。 この手順は、管制塔とのパイロットの無線通信を妨げる可能性のある放射線源を排除するために使用されます。

採用された手順を正当化する放出された波の特性は、

a）逆位相がある
b）両方が聞こえる
c）逆の強度を持つ
d）同じ範囲である
e）周波数が近い

回答を参照してください

代替案e）周波数が近い

3. （ENEM 2013）

サッカースタジアムのファンの一般的な症状は、メキシコのオラです。 ラインの観客は、その場所を離れることなく、横方向に移動することなく、隣接するラインの観客と同期して立ったり座ったりします。 図に示すように、集合的な効果はスタジアムの観客全体に広がり、進行性の波を形成します。

この「人海戦術」の伝播速度は時速45kmと推定され、振動の各周期には16人が含まれ、それらは互いに80cm離れてきれいに立ち上がって座っています。
このメキシコのオラでは、ヘルツ単位の波の周波数は、より近い値です。

a）0.3
b）0.5
c）1.0
d）1.9
e）3.7

回答を参照してください

代替案c）1.0