問 題
図の曲線は、x 軸の正の向きに進む縦波 (疎密波) について、ある時刻における縦波による媒質の x 軸の正の向きの変位を y 軸の正の向きの変位に変換し、x 軸の負の向きの変位を y 軸の負の向きの変位に変換したものである。
図中の点 A ～ D のうち、媒質が最も密な点と、媒質の速度の大きさが最大となる点の組合せとして最も妥当なのはどれか。
正解．3
解 説
グラフにおいて縦軸が正であるような点とは「位置 x において右向きに媒質が移動」しています。また、縦軸が負である点は「位置 x において左向きに媒質が移動」しています。
だから「グラフが右下がりの所が、左右両サイドからギュッと媒質がせまってきていて密」と読み取れるかという点がポイントです。簡易的には、縦波について「右下がりに x 軸と交わる所が密」「右上がりに x 軸と交わる所が疎」と覚えてもいいと思います。
最も密な点は B です。正解は 2 or 3 です。
媒質の各点は左右になみなみします。端っこまで移動した時には速度が 0 になります。速度が最大になるのは、各点のもともとの位置に、どちらかから戻って来る時です。従って、グラフで言えば y 座標が 0 である点が、速度最大です。従って、速度の大きさが最大となる点は B,D です。
以上より、正解は 3 です。
参考 国家公務員一般職 (化学) H24 no7
https://yaku-tik.com/koumuin/h24-kagaku-07/
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