（ブツリン）・「海は広いな大きいな」は〜いブツリンです。
この歌は童謡の「海」だけど３番を聴いてくれる？・「海にお舟を浮かばせて」・「行ってみたいなよその国」さあここでクエスチョン。
海に舟を浮かべたらどこへ行くでしょうか？
（熊谷黒田）「物理基礎」始まりますよ。
黒田有彩です。
波に揺られて気が付いたら南の楽園にいた。
そんな夢のような話だったらいいなぁ。
熊谷知博です。
船はエンジンを止めても波に乗ったらアメリカまで行っちゃうんじゃないかな。
おっじゃあ試してみる？これが太平洋だと思って。
いやまるっきり規模が違うんだけどね。
じゃあこれを浮かべてみて。
おっこれは僕の人形か。
熊谷君人形です。
よしじゃあ浮かべてみるね。
は〜い。
果たして熊谷君は波に乗ってアメリカに着くのでしょうか？じゃあ波を作って揺らすよ。
は〜い。
あれ？動かないな。
フフどうしてだろうね。
今日はこの波について物理の目で考えていきます。
ポイントはこちら。
まず波とは何だろう。
それに波には横波と縦波の２種類があってそれぞれの特徴を学びます。
いや〜やっぱり本当の海で実験しないと駄目なんじゃないかなぁ。
行きたいだけでしょう。
今日の講師は増渕哲夫先生です。
先生よろしくお願いします。
よろしくお願いします。
今日は波の勉強をしていきます。
そもそも波ってのはどんな現象なんでしょうか？それからどのように発生してどのように伝わっていくのでしょうか？波の謎解きをしていきましょう。
ところで先生僕がなかなか進んでるように見えなかったんですが。
波っていうと進むっていうイメージがありますけれども波が来た時に物体が進むのか進まないのか実験で確かめていきましょう。
水槽で波を作り波の上の物体の動きを観察します。
この実験では発泡スチロールのボールを使います。
水面を揺らして波を作ります。
波の上のボールを見るとゆらゆら揺れています。
ボールは波に揺れていますがあまり進んでいません。
今度は真横から見てみましょう。
波が左から右に進んでいます。
しかしボールの位置はほとんど変わりません。
波の上の物体は波と同じようには進まないのです。
…という事が分かりましたね。
おかしいな…そんな熊谷君のために実験装置をこちらに用意しました。
先生これは何ですか？波を作る装置…ウエーブマシン…ウエーブ…もしかして…。
イェ〜イ！イェ〜イ！あ〜乗っちゃった。
確かに今のもウエーブなんですがこの装置を使って波を作ります。
何か木琴みたいですね。
そうですね。
この一本一本は金属の棒です。
それからこのそれぞれが真ん中の金属の板を使ってつながっています。
それでは黒田さん実験お願いします。
はい。
この一番端の鉄の棒を持って軽く上下に振ります。
お〜波だ。
お〜。
じゃあ熊谷君もやってみて。
うん。
よ〜しほっ。
お〜お〜。
あっはいもうそこまで。
えっ？じゃあここで波の様子についてもっと詳しく見てみましょう。
ウエーブマシンを使って波の動く様子を観察します。
棒の動きを見るために棒の先に赤い目印を付けておきます。
棒を振ります。
棒の動きが波となって進みます。
スローモーションで見てみましょう。
今度は１本の棒に注目します。
棒の先に付けた目印の緑色がどのような動きを見せるでしょうか。
波を作ります。
スローモーションで見てみましょう。
緑色の目印は上下に動くだけで左右には動いていません。
ウエーブマシンで見ると波を作る鉄の棒は上下にしか動いてなかったよね。
うんそうだね。
という事は水槽の場合も水は上下に動いていたけれど進んではいないのかな？熊谷君のそんな不思議を解決するために１本の棒の動きを連続写真で見ていきましょう。
こちらを見て下さい。
この緑色の点に注目します。
まだこれは波が伝わってきてませんね。
波が伝わります。
この緑の点は一番上まで振れました。
更に波が進むとまた元の所に戻り更に進むと一番下までやって来ました。
このように緑の点の動きを見ると波が伝わってる時に上下にだけ動いているという事が分かります。
それから今度は緑色の点と共にいくつかの周りの点も併せて見ていきましょう。
今度は動かしながら見ていきますよ。
今緑色の点に波が伝わってきました。
ちょっと時間が経つとその振動が隣に伝わります。
もっと時間が経つとまた隣に伝わりました。
このように波というのはある一定の振動が時間とともに隣隣に伝わっていく現象なんですね。
そうか棒自体は波の進む方向に移動してないんだね。
そうそこなの。
だから熊谷君は波と一緒に進まなかったっていう訳。
ふ〜ん。
そうですね。
それからウエーブマシンに波が伝わる時に初め動いていなかった棒が波が伝わってくると動きだしますよね。
動いている棒というのはエネルギーを持ってるんです。
つまり波というのはエネルギーがどんどんどんどん伝わっていく現象だというふうに考える事もできます。
なるほど。
さ〜てウエーブマシンを使って波の重要な用語を説明するよ。
波が作られる場所つまり振動が起こる所を波源。
そして波を伝える物質つまり振動を伝えていく物質を媒質というんだ。
この場合は動いている金属になるね。
海の場合媒質や波源は何になるのかな？う〜ん熊谷君海はね…ふ〜ん。
誤解されがちだけど海水は波とは一緒に進まないの。
例えば沖の方でエンジンを止めた船は波が来ると上下に揺れるけどその場にとどまったままで波が通り過ぎていってしまう。
でも実際には潮の流れとか風の影響などがあるから移動するんだよ。
でも浜辺にもザブ〜ンって波は来るよね。
いいところに気が付いたね。
海岸に近づくにつれて浅くなって速さなどが変化し波の形が崩れて最後は流れてしまうんだ。
それにしても熊谷君はどこへ行くのやら。
海の波は複雑なんだよ。
さあ熊谷君波を作るよ。
じゃあ水用意しなきゃね。
ううん使うのはこれ。
えっ腕輪？そう腕輪…じゃなくて金属のばねです。
じゃあこの端っこ持って離れてみて。
お〜伸びる伸びる。
お〜すごい。
じゃあまずは私が波源になって波を作ります。
いきま〜す。
お〜波が伝わってきた。
うん。
じゃあ今度は熊谷君もやってみて。
うん分かった。
よしいくよ。
お〜。
お〜波だ。
じゃあ今度は連続でやってみるよ。
うん。
お〜お〜お〜。
こんなふうに私が振動を起こすとその振動がばねを伝わっていきます。
さっき見たウエーブマシンで見た波みたいだね。
そうこれが横波なんです。
うん横波ね。
では横波にどんな特徴があるのか調べてみましょう。
その特徴を観察します。
ばねを波の進む方向に対して垂直に振動させます。
スローモーションで見てみましょう。
今度は連続した横波を作ります。
スローモーションで見てみます。
波が伝わっている時媒質は波の進行方向に対して垂直に振動しています。
それでは今の実験から横波を詳しく見ていきましょう。
まずこれは波が伝わっていない状態です。
ばねの左側を持って波を起こしてみると横波が伝わってきました。
伝わっていない状態と波が伝わっている状態を比べてみるとどうですか？ばねが上下に震動してる事が分かりますね。
そうですね。
横波ってのは…う〜ん垂直に振動する。
うんやっぱりイェ〜イ。
ウエーブだよね？波には横波のほかに縦波があります。
じゃあ熊谷君縦波はどうやったらできるかな？ちょっとやってみて。
うん簡単だよ。
じゃあやってみるよ。
さっきやった横波はこうだったけど…。
だからこれが縦波だ。
うわ〜熊谷君やると思った。
大間違いです。
ブ〜。
じゃあ先生お願いします。
ついついねこんなふうに振りたくなっちゃうんだけどもよく考えてみると波の進行方向はこちら。
熊谷君の手の動きは上向き。
直角なんだよね。
これだと横波になってしまいます。
もう一度見てみるよ。
（ブツリン）確かに波の進む向きに対して熊谷君は垂直方向に振動させたね。
そこで横波の図を立ててみるとほ〜ら同じだね。
さあ先生にお手本を見せてもらおう。
縦波はこんなふうに作ります。
えっこれが縦波ですか？全然波らしくない…。
波らしくないんだけれどもこれが縦波です。
では実験で詳しく見てみましょう。
その特徴を観察します。
縦波はばねを押したり引いたりします。
これが縦波です。
スローモーションで見てみましょう。
ばねが集まっている部分とまばら部分が出来ています。
ばねの集まった部分を密。
まばらな部分を疎といいます。
それが進行方向へ伝わっています。
縦波は疎の部分と密の部分が次々と伝わっていく波で疎密波ともいいます。
横波と縦波の違いは媒質の振動の方向でしたね。
そうですね。
それでは縦波の動きを詳しく見ていく事にしましょう。
こちらを見て下さい。
縦波というのは…そのように動きますから媒質が密の状態の密。
それから媒質の密度が低い疎の場所が交互に出来てきます。
でも先生縦波って分かりにくいですね。
形が見えないのでね。
ですけれどもこんな工夫をすると見えてきます。
まずこればねですけれども波が伝わってはいません。
等間隔に印が打ってあります。
それから次に縦波が伝わっている状態ですけれども波が伝わっていますから印がずれてますね。
どれだけずれてるかっていうのを矢印で表してみると大きくずれてる所とかあまりずれてない所っていうのがあります。
密の部分っていうのは周りから媒質がたくさん集まってきてますしそれから疎の部分っていうのは疎の部分を中心にして媒質が遠くに逃げていってますね。
それからですねこの矢印このそれぞれの矢印を９０度反時計回りに回してその矢印の先端を結んでみるとさてどんな形が現れるでしょうか？波の形が現れましたね。
お〜分かりやすい波になったね。
そうだね。
疎密波だと分かりにくいけどこういう波の形だと分かりやすいよね。
さて縦波と横波にはもう一つ大事な違いがあるんですよ。
…を比べます。
スローモーションで見てみましょう。
スタートラインの位置は縦波の密と横波の始まりの位置になっています。
さあどちらが速いでしょうか？ほんの僅かですが縦波の方が波の伝わり方が速い事が分かりました。
タッチの差だったけど縦波の方が速かったね。
そうだね。
ところで熊谷君地震も波なんだよ。
えっ地震って波なの？そうなんですね。
地震も波です。
地震は震源で発生した波が媒質である地殻を伝わってやって来るんですよ。
地震の波には縦波もあるし横波もあります。
そうか分かった。
地震の…熊谷君またまた早合点。
縦波だから縦揺れするとは限らないんですよ。
こちらの図を見て下さい。
これは地震の揺れを模式的に示したものですけれども地震の波にはＰ波Ｓ波などがあります。
このＰ波というのは縦波です。
縦波ですから先ほどの実験で見たように先にやって来ます。
それから横波のＳ波は後からやって来ますけれども非常に大きな揺れになるんですね。
この縦波と横波の速さの違いを利用してるのが緊急地震速報なの。
縦波の発生を感知したら大きな揺れの横波が来る前にすぐに警報を出しているんだよ。
う〜んなるほど。
緊急地震速報は主にテレビやラジオ携帯電話などで受信します。
はい今日は波について学習しました。
波は進むと思っていたんだけど振動を伝えてたんだね。
そうだね。
それに縦波の伝わり方はこうだったね。
いや〜意外だったね。
物理の目で見ると波の謎が少し解けたのではないでしょうか。
次回は波をもう少し分析して調べていきます。
はいそれでは皆さん…。
あっちょっと待った！みんな集合！何？うわ〜勢ぞろい。
じゃあ僕が波源になります。
みんな手を肩に置いて下さい。
じゃあまず横波を送るね。
いきます。
お〜出来てる出来てる。
ではこちらから縦波を送りますよ。
引いて押して…。
お〜。
波を起こす所が波源。
波を伝える物質が媒質です。
波には横波と縦波があります。
横波は媒質の振動の向きが波の進行方向に対して垂直です。
縦波は媒質の振動の向きが波の進行方向に対して平行です。
疎の部分と密の部分が出来るので縦波は疎密波ともいいます。
（関口）確かにプルンプルンプルンっていうね。
2014/10/29(水) 14:20〜14:40
ＮＨＫＥテレ１大阪
ＮＨＫ高校講座 物理基礎「波は何を伝えるのだろう〜波の伝わり方〜」[字]
そもそも波はどのように生じて、どのように伝わるのだろうか。学習のポイントは、１．波とは何だろう ２．横波の特徴 ３．縦波の特徴
詳細情報
番組内容
波が伝わると、水に浮いた物体は波と一緒には移動しない。波が発生する場所を波源、波を伝える物質を媒質という。波は、波源の振動がまわりの媒質に次々に伝わる現象で、媒質全体が移動するわけではない。波の進行方向に対して媒質が垂直に振動する波を横波、波の進行方向に平行して振動する波を縦波という。【講師】増渕哲夫（学習院女子中高等科教諭）【司会】黒田有彩、熊谷知博
出演者
【講師】学習院女子中・高等科教頭…増渕哲夫，【司会】黒田有彩，熊谷知博
ジャンル :
趣味／教育 – 中学生・高校生
趣味／教育 – 大学生・受験
趣味／教育 – 生涯教育・資格
映像 : 480i(525i)、アスペクト比16:9 パンベクトルなし
音声 : 2/0モード（ステレオ）
サンプリングレート : 48kHz
OriginalNetworkID:32721(0x7FD1)
TransportStreamID:32721(0x7FD1)
ServiceID:2056(0x0808)
EventID:27731(0x6C53)