高校物理質問スレpart39

まずは>>1をよく読みましょう

・高校物理以外の質問はお断り
・質問する前に教科書や参考書をよく読みましょう。
・質問者は何が分からないのか、どこまで考えたのかを明記しましょう。
　問題の丸投げはダメです。丸投げに答えるのもダメ。ヒントを示す程度に留めましょう。
・質問者はあらゆる回答者に敬意を表しましょう。
　質問に対する返答には、何かしらの返答を。（荒らしはスルーでおながい）
・回答者がわかるように問題を書くようにしましょう。
　問題の写し間違いに気をつけましょう。
　問題の途中だけとか説明なく習慣的でない記号を使うとかはやめてね。

■書き方
・数式の例　（ちょっとした疑問や質問スレのテンプレも参考に）
　ベキ乗　x^2
　平方根　√(a+b)
　分数式　((x+1)/(x+2))
　三角関数　sin(θ)
・図
　図が必要な場合、画像としてupするか、文字で書くことになります。
　文字で書く場合は、ずれに注意してください。
　MSPゴシックで表示できるエディタや2ch専用ブラウザを使いましょう。
　また、連続する半角空白は単一の空白として表示されるので注意。


前スレ
高校物理質問スレpart38
https://rio2016.5ch.net/test/read.cgi/sci/1578728461/

>>38
ytグラフで分かってるつもりではいるのですが、なぜマイナスなのか…
動画ではx/v秒後から波が始まっています。
そもそも波の式が表しているのはなんなのか。
波の形？波長の長さや振幅や周期？
y=として書くのだからyの正体が波の方程式の意味ですよね…

y座標？何かいろいろな図が出てきてしまうと何のときのy座標かわからなくなりますね。
単振動におけるyのx，t座標？
円運動におけるxyグラフのyのx,t座標？

複雑すぎて

>>39
>波の式が表しているのはなんなのか。

波動の物理は、波動現象一般を論じるから特定の物理量に限定されない（実数値）。
一般的に波の値とは基準値からの変位で、位置の変位、圧力の変位、電位の変位などの物理量。

y軸が変位ならば一般的に位置と時間の関数y=f(x,t)
>y = Asin(2π/T)t
の意味はｘ定数（例えばx=0）時間ｔが変数、変位ｙの正弦波
y=f(x-ct) ならば位置ｘ方向に一定速度ｃで進む変位ｙの波動になる。

つまり、波動の物理が習得できれば音波、電磁波だけでなく量子力学（波動関数）まで応用可能だ。

波がx軸正方向に進んでいるものとして、
位置x、時刻tで観測される波は位置x=0、時刻t-x/cで観測されたもの同じはずだ、というのが本質

質問者はともかく、回答はわかってる人だけがするべきだ

cではなくvだったね
失敬

波動の物理がダメな人は現代物理学に進めないから、理工系大学入試では必ず出題される
もし出題しない理工系大学が有れば底辺

>>42
波の形は同じということは最後の(t - (x/v) )の式部分には波の形を変更する力はないのですよね？
形は振幅Aと周期Tによってのみ決められているのですか？

変位yを表す式…y-xグラフにおけるx=0の変位yの式はAsin(2π/T)tで
x=x(原点も含むどこか)である変位yの式はAsin(2π/T)(t- (x/v))ということ？？？
x=xとか書いていてわからなくなりますね。

原点での単振動の式
任意点での単振動の式

そういう違いですよね？
t-(x/v)の意味には原点で単振動が始まってるとき、まだ単振動が始まっていない意味を含んでるのですか？
それとも原点ではy=0から単振動が始まってるが、任意点観測の時は単振動の開始位置が違うことを表してるのですか？

逆にy-xグラフ原点における変位yの式はどうしてAsin(2π/T)tで表せるのでしょうか？

ようやくわかりました。
Asin(2π/T)(t- (x/v))
これのsin以降は全てsinが取る値なのですね…
θ=ωtですからつまりはx秒後がt-(x/v)というのはωtの角速度を変えずに動径を減らしたいということですね。

3月の宿題で(1)のみ正解の数弱@shukudai_sujaku

昨年度の大学への数学(大数)での勝率は、

学コンBコースが 1/1 = 100% ，

宿題が 3/10 = 30% でした！

宿題の勝率が低すぎると思うので、

これからは一層精進していきたいです！

https://twitter.com/shukudai_sujaku
https://twitter.com/5chan_nel (5ch newer account)

あぼーん

進行波は時刻と位置は同格だから
右進行波ならば
ｙ＝Asin(ωｔ−ｋｘ)と表すのが正統である。
ここでω＝２πｆ、ｋ＝２π／λである。

速度は、同じｙであるための条件ωｔ−ｋｘ＝一定として微分し
ωｄｔーｋｄｘ＝０より、ｖ＝ｄｘ／ｄｔ＝ω／ｋ＝ｆλ

左進行波ならば
ｙ＝Asin(ωｔ＋ｋｘ)である。

くっくっく

ｙ＝Asin(ωｔ−ｋｘ)
なぜこれが右進行波なのか。それは
ｔが増えた後も同じｙであるためにはｘも増えないとダメだからだ。
つまり、同じｙであるための視点がｘ軸右方向に移動していくから
右進行波というのである。

左進行波は、ｔが増えた後も同じｙであるためにはｘが減らないとダメであり、
同じｙであるための視点がｘ軸左方向に移動していくから
左進行波というのである。

こういう基本的なことを教科書にまるっきり書いていないからな。
アホばっかが教科書を書いておる。

くっくっく

>>47
というわけで、
ワシの書いてやったとおり考え直せ。

くっくっく

流石に高校に構うのは有害だからやめろや

高校→高校生

簡単な質問だと大量にレスが来る現象

簡潔な物理概念ほど偉大ということ
一般の波動現象は波動方程式に還元されるが、高校では線形偏微分方程式は習わない。
肝は、波動（変位）の重ね合わせの原理が成り立ち、速度一定で進行方向が互いに逆の波の和で記述される。
特に正弦波の理解が重要なのは、一般の波形が多数の正弦波の重ね合わせ（和）で記述され
物理解析できるからだ。（フーリエ級数）
つまり現代物理学、情報通信工学を学ぶためには必須ということになる
以上を理解できた優秀な高校生は日本の科学技術分野のリーダーとなるだろう。

>>56
残念ながら、もう日本の若造には
難しいことを理解する根気も能力もない。
本当にアホザルしかおらん。

昔に比べて半分以下の人数になってるから
競争も大したことがなく、優秀なヤツがほとんど出てこん。

だからワシはとっくに米株投資に切り替えておるわ。
今下落基調だから買い増しがはかどって結構結構。
下がってるときにこそ買うのが株である。
日本株は完全にウンコだがな。

くっくっく

>>47
進行波の基礎も教えてもらえずに
こういうアホなことを書くレベルだからな。

少子化でアホばっか、教える教師もゆとりでアホばっか。
こんな日本の株なんて買うヤツも極めてアホだわ。

くっくっく

こういう老人にだけはなりたくない

右進行波ｙ＝Asin(ωｔ−ｋｘ)

時刻ｔで見ても正弦波、位置ｘで見ても正弦波。
ただしこの形ならｘについてはｓｉｎをひっくり返したものになる。
それがイヤならｙ＝Asin(ｋｘーωｔ)でもよい。本質的は一緒だ。

まず、この当たり前だが偉大な事実に気づけよ。
これがいわゆる波動なんだよ波動。

そして同じｙであるためには
ｔの経過とともにｘを増大させる必要がある、すなわち
視点をx軸正方向にずらしていくことになるゆえ
右に進行しているように見える。だから右進行波なんだよ。

こういう重要かつ簡単なことを
どうしてはっきりと教科書に書かないのか。
それはこの世が実にアホザルばっかだからだ。

くっくっく

>>61
おまえは妄想キチガイだから精神病院で治してもらえ

3月の宿題で(1)のみ正解の数弱@shukudai_sujaku

昨年度の大学への数学(大数)での勝率は、

学コンBコースが 1/1 = 100% ，

宿題が 3/10 = 30% でした！

宿題の勝率が低すぎると思うので、

これからは一層精進していきたいです！

https://twitter.com/shukudai_sujaku
https://twitter.com/5chan_nel (5ch newer account)

>>56 ＝アホ連呼説教爺さん
>>57 ＝くっくっく(＋ウンコつき)

ナイス・ペア

位置x
時間t
位相β

β=a(x,t)とする。

波動の進行方向とは、
tが増加するとき
�@β=一定にするxどのように動くか？
�Ax固定で考えたときβは右のβになるのか左のβになるのか？
どちらかで考えれば良い。

β=a(kx±ωt)とするとプラスの場合左に進み、マイナスの場合右に進む。
物理と言うより論理の問題。

ttps://www.youtube.com/watch?v=MczjFlKiG6U
練習（3）15:00くらいから
おもりの質量を4倍にした時におんさの振動数が変わらないのは何故でしょう？
音叉なんだから変わらないのは当たり前のような気もしますが、普通は弦の張力を上げれば振動数が変わって音の高さも変わりますよね？

距離あたりの腹の数は速さでなく、波長の長さで決まるものと思っていました。
アドバイス頂けませんでしょうか。

音叉を4つ並べても音は変わらない

>>68
うーん。
1.弦側の張力が変わっても、変わるのは速さと波長だけ
2.おんさにかかる張力が4倍になってもおんさは何の影響もうけない。発生元に影響ないから振動数にも変化なし
ということですか？

固有振動と共振をごっちゃにしてるだろ

弦を弾いて振動させたときの固有振動は弦の張力線密度長さで決まるから
これらの条件に応じて変わる（基本振動（弦を弾いた音の高さ）も変わる）
この問題の場合は音叉が発信源で音叉の振動数と弦の固有振動数のどれかが一致すると
共振して大きく弦が振動する　音叉の振動数に弦が合うか合わないかって話で
音叉を変えてないんだから共振する振動数は変わらんわけ

>>70
定常波における速さってなんでしょうね？
振動数は1秒間に何回振動するかですよね？
ロープを伝わる正弦波なら1秒間に進む波の距離ですよね？

定常波って進まないですよね？

定常波は正方向と負方向に同じ速さ・振幅で進む波の重ね合わせ

同波長も加え入れろ

弦の固有振動数は
v = (√(T/ρ)) * (n / (2l))ですよね？
今回は張力を変えてしまっていますが、
ttps://www.youtube.com/watch?v=exlG4O96Po8
これを見てて思いましたが、基本振動、2倍振動、3倍振動となっていく過程では
T , ρ , l は変化ないままでnだけが2倍3倍になってそれを固有振動数としてvに返してるんですよね

今回は張力Tを変えたが、vは振動数として音叉と共振するんだから変化ないんですよね？
だからnだけが変わったと思っていていいいでしょうか？
変わったのは張力と波長の長さだけ。

vは速さであって振動数ではないような気もしますが、振動数って1秒間の振動ですから速さ変えたら振動数変わりますよね？
書いていてわからなくなるレベルです。

弦を伝わる横波の速さがv =√(T/ρ)で
ｎ倍振動の波長がλ=2l/ｎで
固有振動数ｆ= (√(T/ρ)) * (n / (2l))だぞ

共振する振動数ｆが不変で
伝わる速さが2倍　だから波長が元の2倍を満たすｎで
共振する

>>75
本当ですね。波の速さと振動数はやっぱり違うものでした。
公式もあれこれが混ざってました。
やっと納得できました。
ありがとうございました。

血圧の単位をふと眺めていたらmmHgといった単位でした。そこで2点疑問に思ったことがありますので質問致します。

質問�@
120mmHgであれば水銀を120mmの高さまであげられる圧力だそうです。当然断面積によっても変わってくると思いますが断面積は何の値を使っているのか調べても出てきません。物理学的に推定出来ますでしょうか？

質問�A
逆立ちをした状態で血圧を測定するとどのような結果となりますでしょうか？
当然、ポンプ(心臓)の位置が現在より下がることになりますが、物理学的にはどんな結果が想定されますか？

以上、2点宜しくお願い致します。

高校物理範囲(力学)の回答で結構です。

�@ 面積には依存しないのです

水銀柱の高さをh、密度をρ、面積をS、大気圧をP、重力加速度をgとしましょう

P=ρShg/S=ρhgとなり、Sは現れないことがわかります


�A多分ですけどやっぱり高くなるんじゃないですかね？
血が下の方に溜まってきそうです

圧力は単位面積あたりにかかる力です
血圧はポンプである心臓の高さで計測します

>>79
回答ありがとうございます。速くて驚きました！
水銀柱で考えれば良かったんですね！なるほどSは圧力の計算過程で打ち消されるんですね。私は何となくmmHg/Sみたいな感じをイメージしてました。

今測って見ましたところ、
通常時122
逆立ち時140
確かに上がりました。ポンプアップする高さが増えたので血圧が上がった･･･と推定するのが自然ですかね。

高校物理はもう10年以上前に学んでそれっきしですが、割と日常生活においてと、現象を考察する上で役に立っています。
学生の頃はあまり考えませんでしたが、ぜひ楽しく学んで欲しいと考えます。

速度の合成はどのように行えばよいでしょうか？

>>83
あなたちょっとした物理の質問でも質問していましたか？

速度の合成は足し算すれば良いですね

http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/denryu4.html

直列は電圧を分け合い、並列は電流を分け合うそうですが、電圧を分け合うというイメージがわきません。
直列の抵抗の前後の電流に違いがないのは、手前の抵抗で電流が止まればその先でも止まってしまい全体で同じ電流になってしまうからみたいなのを水に例えて教わりました。

ですが電圧は分け合うも何も直列の場合は流れがある以上、前と後ろでは同時に分配することもできないのではないですか？
高校物理よりも下のレベルかもしれませんが、どういうイメージで考えればいいのか教えてください。

水流で喩えると（あくまでざっくりした比喩）
電圧は高低差　電流は水流の量　抵抗は流路の流れにくくなってる部分
電池は汲み上げるポンプで電池電圧は汲み上げる高さ

並列は分岐前と分かれた各水量の和と合流後の水量が同じということ
つまり電流を分ける
直列は電池で汲み上げた高さと各抵抗で下がる高低差の和が同じ
要は回路を１周して戻れば同じ高さになるということ
言ってみりゃ電圧を分ける

>>86
ありがとうございます。
電池から4.0[V]で押し出された電圧が２つの抵抗R_1=2.5[V]とR_2=1.5[V]を一旦登る？
つまり抵抗R_1の中で電圧が一旦上がってるのですか？
R_1抵抗後は4.0[V]に戻ってるのでしょうか？
R_2抵抗後は。

そうなると何故直列だと電圧が元に戻るのでしょう？
高低差と勢いで考えると登るために電圧を消費するみたいに考えてしまいます。
勢いという考えは捨てたほうが良さそうですね。

>>87
「電圧」とは正確には2点間の電位差のこと、抵抗両端a,bの電位差Va-Vb
位置エネルギーの差と同様に、4-0[V]の電位差は (4-1.5) + (1.5-0) の抵抗位置に分割できる。

>>88
ありがとうございます。
そうなると4.0[V]で出発してR_1の抵抗後に1.5[V]になってしまいませんか？
4.0[V]で出発して2つの抵抗の後に0[V]になるわけではありませんよね？

抵抗を過ぎたあとの電圧はやはり4.0[V]なのでは？
この辺がよくわからないんですよね。
何故直列の電圧計算が
合成抵抗 = 抵抗_1 + 抵抗_2
になるのか。並列はどこでも電圧は一定だと言いますし。

数値の後の単位をいちいち括弧で括るな

>>89
二つを超えたら0でしょ
で、電源で4 まで持ち上げる

>>91
そうだったのですか。
電圧を分け合うというのは抵抗物、導線全てで分け合って最後は電圧0になって戻るということだったのですね。
抵抗の前後に電圧計をつなぐ実験動画などがあればとてもわかりやすかったのですが、
文字だけで読んでいたらなんだか勘違いしてしまっていました。

>>90
教育の欠陥の被害者だから

>>83
高校物理スレじゃ>>84になるな
相対論の話なら紛らわしくすんな

>>93
アホか
変数などと明確に区別するため[]で単位をくくるのは電気工学系では常識。

電磁気系は単位・べき乗数がやたらと多い

>>95
例えば電気学会なんかの論文でも括弧使ってないけど
どこのコミュニティの常識？

高卒爺さんの常識

基本単位だけとか学会員の狭い共通認識と、一般社会人・学生は違うのだよ
単位が多いほど一般人は誰でも区別できる表記がベスト。

4πεa の単位が何か判るか？

>>99
訓練途中の高校生や大学生に正しい表記を学ばせることを否定する理由になってないけど

電気工学系とか言った舌の根の乾かぬうちに一般人に逃げてるのギャグか何かか？

>>102
アホ
電気電子工学の教科書は基本単位もなければ[]付きだ。

1.5V
1.5[V]

>>103
そりゃお前のようにISO31も理解できない無能が書いてるからだろ
バカの基準を押し付けるな

>電気工学系では常識
ローカルルールを押し付けるなよ

バカの言う一般人って高卒一般職のことだろ

一般人向けは[]付きがベストなら、天気予報も960 [hPa]の台風が・・・とかしなくちゃいけないなw

未だにemuだの使ってる馬鹿もいるからな

>>106
アホ
JIS・・・ISO31 1992 , ISO 80000-1 2007 コロコロ変わる。　ISO文書の規格を5chに押し付けるなよ。
説明でも[A]は単位の記号なのは常識。

>>108
おまえが勝手に押し付けてるだけだろ

>>110
案の定理解してないじゃねーか
その A は物理量のことであって
A が長さなら [A] = m などを表す
[m] ではない

報道の天気予報は気圧、風速、と曖昧な雨量くらいしかない

>>110
「電気工学系」の話してるのか5chの話してるのかはっきりしろよ無能

>>111
？？
[]付きを押し行つけてるやつに言ってくれよ

>>112
当たり前だ
アホは　[]が単位の説明の記号としても使われてるのも判らんらしい。

アホアホ連呼お爺さんに何言っても無駄だよ
ボケてるんだもん

>>116
お前のような専門家でもなんでもない無能の間でのみな

>>110
中身変わってないけど
今必死でググったのかな？

電流はI [A] って表記なら分かる

斜体使えない5chなら仕方ない
本当は代数使ってるのに単位指定する意味なんか無いんだけど

>>116
理工系の人ならば　[x]が単位だと連想できるということだ、だから説明用にもに使える

ISO 80000　あたりから規格丸呑みした奴には分からんかもしれんな
ギザギザの抵抗記号も便利な連想記号、ISOの長方形記号では丸呑み以外何も連想できない。

誰がそんな話してるんだよ

>>123
[V] にいちいちケチ付けるなということだ。

4.0[V]と書かないと単位かどうか分からないバカなら仕方ない

現行の高校物理の教科書の単位が[]表記で
高校物理質問スレだから仕方ないね

>>125
ケチ付けるアホよりマトモだよ

>>126
何の合理性もない悪しき慣習だけどな
大学でいちいち再教育してやる必要がある

他人の内容読解より記号表記がやけに気になる奴は事務系の書式が厳しい仕事で終わった爺か

むしろ4.0[V]とか書いて平気な顔してるのは論文書くようなレベルに到達できなかった落ちこぼれだろ

大学以降だと記号で表すときに単位設定無しで必要ないけど
高校だと単位設定があってV[V]とか答える場合があるからしゃーないのよ
記号はイタリック体　単位は正体　で使い分けろとか高校生に無茶振りできんし

高校物理で考えるなら
採用例の多い数研出版の教科書だと
数字の場合
10V
のように括弧は無し
文字の場合は
V_1[V]
のように括弧付きで書いてある

>>132
続き

数研出版の古い教科書だと
10[V]
のような表記もある
しかし、10数年前から
教科書の巻末に
物理量＝数値×単位
で書き、数字の後ろにある単位に括弧は必要ない
みたいな事が記載された
どこの規則に従ってるのかは書いてなかった

やっぱここの住人はレベル高い議論で盛り上がれていいな

ttps://www.mext.go.jp/component/a_menu/education/detail/__icsFiles/afieldfile/2019/01/25/1411253_11.pdf
高認過去問の解答番号5の問題について質問です。

1と3で迷って3と答えたら間違いでした。
1はたしかに釣り合ってるだろうとは思いますが、3であるf_3とf_2も釣り合ってませんか？
作用反作用の性質だと記述されてないからだめなのでしょうか？

>>135
うん

>>135
同じ物体にかかってる力に関しては釣り合いで
異なる物体同士なら作用反作用

>>135
力の釣り合いは同じ物体に働く力について述べる場合に使う言葉