共通テスト（理科） 過去問
令和4年度（2022年度）本試験
問4 (物理基礎（第1問） 問4)

この問題のポイントは、縦波(疎密波)を読み取る２つの視点です。
(ⅱ)の図は連続的な縦波が右向きに進んでいるときの様子ですが
全体を見る視点では、密の位置が一定の速さで左から右に進んでいるように見えます。
媒質の１点を見る視点では、点はその場で振動しており、疎から密に引き寄せられる向きに動いています。

(ウ)について
全体を見る視点で考えます。
(ⅱ)の状態のあと再び初めて(ⅱ)のようになるとき、この波は1回振動したと言えます。
このとき、元々左にあった密が右にLだけ移動しています。波長は波が１回振動するあいだに進む距離なので、この波の波長はLです。周期は波が1回振動するあいだにかかった時間なので、Tです。

時間Ｔが経過する間に密の位置がＬ進んでいることから、この縦波が伝わる速さは「速さ＝距離÷時間」の公式よりL/Tとわかります。

(ウ)：L/T

(エ)について
媒質の1点を見る視点で考えます。

それぞれの点は、疎から密に引き寄せられる向きに動くことより
a：左側に密があるので、左に動いています。
b：疎となっているので、bの中心から左右に広がっています(中心は静止)
c：右側に密があるので、右に動いています。
d：密となっているので、dの中心に向かって集まっています(中心は静止)

(エ)：a

この問題における、波長はL、周期はTであることがわかります。

そのため、この縦波の速さは

速さ=波長÷周期

のため

（ウ）：L/T

であるとわかります。

縦波は別名疎密波とも呼ばれます。

今回の問題では、図５の(ii)において、Lの矢印の両端が「密」になっているので、

物体はそれぞれ両端に向けて動き、真ん中は動いていないことがわかります。

よって

a:すべて左に

b:真ん中は動かず、両側へ広がる

c:すべて右に

d:真ん中は動かず、両側か集まる

ことがわかります。

（エ）:a

解答　ウ：L／T  エ：a

解説

ウの解説

・解法1

密どうしの間隔Lは波長の長さに相当します。

また問題文より、Tはこの波の周期に相当することがわかります。

波の速さ=波長÷周期　で計算できるので、

答えは　ウ：L／T　となります。

・解法2

ウは速さに関する問題なので単位が「長さ÷時間」のものになっている必要がありますが、

選択肢は「LT」が「L／T」のどちらかしかなく、

単位に着目するだけで　ウ：L／T　とわかります。

エの解説

(i)と(ii)の図の対応する印の位置を比較してみましょう。

aの部分ではすべて左にずれていることがわかります。

cの部分ではすべて右にずれていることがわかります。

bとdの部分では中央の点が動いていません。

よって答え(全て左向きの変位となっているもの)は　エ：a　となります。