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コンテスト/Gnit Standard Open 010 (GSO010)/第4問 固定端と自由端で変わる反射波の位相
第4問

固定端と自由端で変わる反射波の位相

終了
300 ptsLv.5 初級波動
2026/08/30 21:00〜2026/08/30 22:30
作成者:エステル

問題文

線密度 ρ\rhoρ、張力 SSS の十分に長く一様な弦が xxx 軸に沿って張られており、弦は x<0x<0x<0 の領域に存在して原点で終端している。弦の各点は yyy 方向にのみ微小変位する。

弦を伝わる横波の速さを vvv とすると、

v=Sρv=\sqrt{\frac{S}{\rho}}v=ρS​​

である。

原点へ向かう入射波を、

yin(x,t)=Acos⁡(ωt−kx)y_{\mathrm{in}}(x,t) = A\cos(\omega t-kx)yin​(x,t)=Acos(ωt−kx)

とする。ただし、

k=ωvk=\frac{\omega}{v}k=vω​

である。

反射波は xxx 軸の負の向きへ進む。

次の各問いについて正しい選択肢を選べ。

(a)

原点が、変位が常に 000 である固定端のとき、原点で満たされる境界条件はどれか。

  1. y(0,t)=0y(0,t)=0y(0,t)=0
  2. ∂y∂x(0,t)=0\dfrac{\partial y}{\partial x}(0,t)=0∂x∂y​(0,t)=0
  3. ∂y∂t(0,t)=0\dfrac{\partial y}{\partial t}(0,t)=0∂t∂y​(0,t)=0

(b)

(a)の固定端で生じる反射波はどれか。

  1. Acos⁡(ωt+kx)A\cos(\omega t+kx)Acos(ωt+kx)
  2. −Acos⁡(ωt+kx)-A\cos(\omega t+kx)−Acos(ωt+kx)
  3. Asin⁡(ωt+kx)A\sin(\omega t+kx)Asin(ωt+kx)

(c)

原点が、質量を無視でき、yyy 軸に沿って摩擦なく動く小環でできた自由端のとき、原点で満たされる境界条件はどれか。

  1. y(0,t)=0y(0,t)=0y(0,t)=0
  2. ∂y∂x(0,t)=0\dfrac{\partial y}{\partial x}(0,t)=0∂x∂y​(0,t)=0
  3. ∂2y∂t2(0,t)=0\dfrac{\partial^2y}{\partial t^2}(0,t)=0∂t2∂2y​(0,t)=0

(d)

(c)の自由端で生じる反射波はどれか。

  1. −Acos⁡(ωt+kx)-A\cos(\omega t+kx)−Acos(ωt+kx)
  2. Asin⁡(ωt+kx)A\sin(\omega t+kx)Asin(ωt+kx)
  3. Acos⁡(ωt+kx)A\cos(\omega t+kx)Acos(ωt+kx)

制約

なし

入力形式

(a)、(b)、(c)、(d)で選んだ番号をこの順に連結した自然数を入力せよ。

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