水面を伝わる波(シミュレーション)


【目的】
 水波の伝わり方について理解する。水波は媒質の境界面を進む特殊な波であり,特に水平方向の動きがあり単純に単振動ではないことを理解させる。
【教科・単元】
 物理T
【工夫した点】
 質点の運動を円運動だけでなく,楕円運動も選択できるようにした。質点の運動の軌跡を表示したり,非表示にしたりできるようにした。
【準備】
 OSがWindows95・98・2000・me・xpのパーソナルコンピュータ。必要に応じてプロジェクターとスクリーン。
【操作・結果】
 「理科シミュレーションと計測」をインストール後,メニュー画面から「水波」(suiha.exe)を起動すれば直ちに下図が表示される。
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 また,「軌道一部表示」にすると下図のようになる。軌跡は「すべて表示」,「一部表示」,「非表示」が選択できる。
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 さらに,「楕円」を選択すれば下図のようになる。浅いところでは楕円運動になり,水平方向の動きが顕著になる。
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【留意点】
・ 円運動の周期と波長の関係は,単振動と波長の関係に等しい(元々単振動は円運動の直線への投影である)。
 したがって,水波も正弦波として取り扱ってよいということを指導する。