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【高校物理】基本公式を徹底解剖せよ

【高校物理】基本公式を徹底解剖せよ

物理基礎で【波動】の分野を学習している時に、意外と多いのが 【 v = f λ 】の意味がよくわかっていないことである。

「波動の重要な基本公式があるよね?」

と聞くと、多くの生徒たちはこの式をちゃんと答えてくれる。

しかし「v = f λ をもう少し詳しく説明してくれるかな?」

と聞くと

「v : 速さ(m/s) f : 振動数(Hz) λ : 波長(m) です。」

と答える。それで終了という場合がほとんど。

これではただ公式を暗記して使っているだけです。

 

もう少し深く理解していきましょう。

ここでとても重要なのが v : 速さ(m/s) の見方である。

ほとんどの人達が 「v」という記号を見ると、ただ単に「速さ」と思うだけでそれ以上のことを考えない。それではこの公式を深く理解することが不可能だ。

v : 速さ(m/s) は単位からもわかるように

・1秒( s ) で進む距離( m ) は v m である。

という見方ができますよね? v = 速さ で終了ではなく、その意味を考えてください。

そうするといろいろなことが見えてくる。

ここで f : 振動数(Hz) について見てみよう。

まず、振動数って何???

・1秒間に振動する回数である

振動とは簡単に説明すると「y=0から上がって下がって、またy=0に戻るという動き」である。

(上に波の画像を掲載しています。そちらで確認してください。)

つまり

・1秒で「y=0から上がって下がって、またy=0に戻るという動き」をする回数である

また、これは波の1波長(λ:ラムダ)分に相当しますね。

振動数fとは

・1秒間に波長(λ)が何個含まれているかを表すもの

とも言えるわけです。

すると「 1秒間で波が進んだ距離v (m)を1秒間に含まれている波長の個数f (Hz) で割れば λ : 波長(m)(1波長分)がわかる」という関係がわかってきます。この関係を数式で表すと

v / f = λ ・・・①

わからなければ具体的な数字をいれて考えましょう。

波が1秒間で10 m 進みました。その間に5個の波長が含まれていました。1波長はいくらになるか?

当然 10mを5個に刻んであげれば1波長がわかりますね。

 

①式の両辺に f をかけると

v = f λ

波長(λ)を1秒間に含まれる振動(波長)の個数(f)倍すると、1秒間に進んだ距離(v )つまり、波の速さ(v)がわかるということですね。

波動の3つの重要な物理量【速さ、振動数、波長】は常にこの関係が成り立ちます。

ブイ イコール エフ ラムダー!!

と唱えまくって丸暗記するだけではダメですよ。

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winroadoita

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