なんか、イメージで説明されませんでした？
物理基礎の時点だと、説明しきれないからって。
イメージで説明されてません？
波って、
水面に石を落としたときにできるアレだよ！って。
あとは図を使って、これが波だよ！って。
笑
それ、本質じゃない。
波の一例としては正しいけれど、
それは「波」を説明しきれていないんだ。
（他サイトの記事）
（タマノモリ「「物理 波 わからない」そんなとき読みたい、絶対に分かる「波」。」より引用）
これじゃ、わからんわ。
波は進む？
媒質は動かない？
はあ？
で、結局「波」ってなんなの？
ってなりますよね。
ちゃんと問題が解けるように、本質を教えて！って。
わからんですもん。
波の動画を見せられても。
電車がー、とか言われても。
結局、波ってなに？
ってもう説明しましたね。（まだ足りないけど）
振動です。
力学の振動。
ちゃんと理解してない方に説明すると、
ーーーーーーーー
力学の「振動」は、１つの物体の振動について考えます。
波動の「波」は、１つの物体が振動した結果、流体摩擦によって隣の物体も振動を始め、また隣の物体も・・・と振動が伝わっていった「全体」を考えます。
ーーーーーーーー
１つと全体。
力学の振動では、「１つの物体」だけ。
波動の波では、振動が伝わっていった「全体」を考える。
つまりはね、
波動の「波」って、力学の「振動」の拡張版なんです。
１つの物体が振動した結果、流体摩擦によってお隣さんも振動してしまった。
それが繰り返されて・・・
全体に振動が伝わってしまった。
その全体を扱うのが、波。
元凶のたった１つの物体について”だけ”考えるのが、力学の「振動」。
だから、力学の「振動」がわからなきゃ、波の本質はわからんぜ？
これが、波の難易度が高い理由ですね。
ただでさえ理解しづらい力学の「振動」がわからなきゃ、
波の本質はわからない。
もちろん、波の公式に代入すれば解ける問題も多いんですけど、
本質がわからない、いつもハテナマークを頭に浮かべた状態で勉強しないといけないんです。
これ、結構苦痛。
少なくとも、私には。
なーんかよくわからない「波」ってやつを、かろうじて「公式」があってやり凌いでるような。
どこでボロが出るかわからない。
あなたが波の問題を自信を持って解けないのって、こういう理由があると思うんです。
１問１問になら、個別に対処できるけど、
いざ入試でもっと応用が利いた問題が出てきたら・・・
対処できるか？って。
だから、これからちょっと「振動」の話をします。
力学の振動。
ココを押さえちゃえば、波はその拡張ってだけ。
１つの点が振動している。
それに連動して、
（流体摩擦によって）隣の点も振動する。
それに連動して、
（流体摩擦によって）隣の点も振動する。
それに連動して、・・・
この繰り返しが波であり、波動ですから。
だから、振動。
力学の「振動」が大事。
振動ってなんなのか？というと、
F=-Kx（Kは正の定数）
で表される運動のこと。
とは説明しましたね。
物体が０の位置から動くと、その逆方向に力がかかる
↓
０の位置へ押し返される
↓
押し返された勢いが余るので、０の位置を超えていく
↓
また、その逆方向に力がかかる
↓
・
・
・
という流れで振動する。
物体が移動すると、物体を原点に押しもどそうとする力がはたらく
↓
振動する
んです。
たとえば、一番わかりやすいのがバネ。
自然長と呼ばれる、なんの力もかかってない時の長さから、
縮む→押し返す
伸びる→引っ張る
という力が
はたらきますからね。
「自然長に戻ろうとする」のがバネ。
だから、
振動が起こりやすいんですわ。
知ってました？
（さすがに、知ってたか）
そんでね、
力学の「振動」では
振動する物体に
はたらく力
を書き出すのが第一段階。
図を書いて書き出す。
そしてね、
その力がつり合う位置（振動の中心）を求めるのが第二段階。
その中心の位置を０として、x軸を引いて、
物体を微小幅xだけズラしたときに、物体にはたらく力（の総和）F
を求めるのが第三段階。
そして、
その式（F＝・・・）を変形して
F=-Kx（Kは正の定数）
の形にするのが第四段階ですね。
１.振動する物体にはたらく力を図示する。
２.その力がつり合う位置（振動の中心）を求める。
３.その中心の位置を０として、x軸を引いて、物体を微小幅xだけズラしたときに、物体にはたらく力（の総和）Fを求める。
４.その式（F＝・・・）を変形して「F=-Kx（Kは正の定数）」の形にする。
という流れ。
なんでそんなことするの？ってね、
変形した結果出てくる「K（Kは正の定数）」がめちゃくちゃ欲しいからです。
このKの値が知りたい。
これがわかれば、その物体の振動はわかったも同然。
このK、めちゃくちゃ重要なんです。
なんでかって？
この定数Kがわかれば、
・振動の角速度ωがわかる。
・ωがわかるから、物体の最大の速度vmaxがわかる。
・物体の周期Tが計算できる。
・物体の振動数fが計算できる。
・単振動の位置エネルギー（合力の位置エネルギー）U＝1/2 Kx^2（xは振動の中心からの距離）がわかって、この振動物体に対してエネルギー保存則がカンタンに使える。
という
各々の値が計算できてしまうからだ。
定数Kさえわかれば、
あとは
いつもの計算で。
いつも通りの公式で。
他の値が
ズラッと計算できてしまう。
やることはこれだけ。
これだけの話。
浮力によって、
物体が沈んだり、水面から顔を出したり・・・
という振動も同様だし。
空気圧による
ピストン中にある物体の振動も同様。
定数K
を求めるのが、最重要課題。
そして、
その求め方は
１.振動する物体にはたらく力を図示する。
２.その力がつり合う位置（振動の中心）を求める。
３.その中心の位置を０として、x軸を引いて、物体を微小幅xだけズラしたときに、物体にはたらく力（の総和）Fを求める。
４.その式（F＝・・・）を変形して「F=-Kx（Kは正の定数）」の形にする。
ってだけなんだよね。
これが、振動。
力学の「振動」の解き方。
あとは、
単振り子ってやつが「近似」だったり円弧にそった変位を軸にとったりと激ムズだけれど・・・
それはおよそ公式通りだしね。
公式通りとけば、問題は解ける。（原理は、数学的に難しいけど）
これが、振動。
定数Kを求めるってのが、振動なんだ。
まあ、問題を解くって点でいうと。
イメージで大事なのはこれだね。
物体が０の位置から動くと、その逆方向に力がかかる
↓
０の位置へ押し返される
↓
押し返された勢いが余るので、０の位置を超えていく
↓
また、その逆方向に力がかかる
↓
・
・
・
という流れで振動するってこと。
そして、
＝＝＝＝＝＝＝＝
振動とは円運動（の正射影）
＝＝＝＝＝＝＝＝
だということ。
これが難しいんだけどね。
振動の動きは、
円運動の正射影と同じ。
正射影って？
円運動って・・・どんなんだったけ？
となるからムズイわな。
つまりは、
振動の理解には、数Bの三角関数の知識が必要ってことだね。
数学と深くつながっている。
振動と三角関数。
サイン・コサイン・タンジェント。
単位円とか、
円周上の点についての問題とか。
そこら辺の理解がないと、
振動はわからない。
数Bの三角関数。
↓
からの、円運動。
↓
からの、振動。
↓
からの、波。
理解するには、
そのベースが欲しいわけだ。
波の理解には、振動が。
振動の理解には、円運動が。
円運動の理解には、三角関数が。
欲しい。
知識と経験が。
めーーーっちゃ、欲しいんです。
波ってなに？
力学の「振動」の拡張版だよ。
１つの物体が振動した結果、流体摩擦によってお隣さんも振動してしまった。
それが繰り返されて・・・
全体に振動が伝わってしまった。
その全体を扱うのが、波。
振動ってなに？
F=-Kx（Kは正の定数）で表される運動だよ。円運動の正射影だよ。
円運動ってなに？
三角関数ってなに？
・・・・・・。
これが、波の全体像。
波動を勉強するということ。
波の本質は、力学にあるんだ。
円運動。
ここを理解すれば、波がずっと理解しやすくなる。
円運動からの、振動。
振動からの、波。
だから、
波には円運動の知識が不可欠なんだ。
波の作図とか。
定常波の腹と節とか。
共鳴とか。
うなりとか。
ドップラー効果とか。
ホイヘンスの原理とか。
反射・屈折の法則とか。
レンズの公式とか。
波の干渉とか。
ニュートンリングとか。
波全体をみた話なら、
波だけ勉強してればいいけれど。
公式をちゃんと覚えて、
公式の使い方を演習すれば
問題ないけれど。
本質は、力学にある。
円運動。
周期的な運動の基本形。
振動は
周期性のある運動だからこそ、
その基本の円運動
を使って考える。
まあ、ね。
波って、
公式を覚えれば
ある程度解けるけどね。
でも、波って
元をたどれば「振動の集合体」だし、
振動の基本は
「円運動」だったりする。
波ってなんだろう？となったときに。
問題の解説を読んで「で、結局波ってなに？」となったときに。
三角関数
↓
円運動
↓
振動
↓
波
の繋がりを思い出すと、役立つかもしれない。
ね？
