力学難関大レベル

弦を伝わる波の速さで張力と線密度を逆にする

問題

線密度 ρ の弦が、張力 T で張られている。弦を伝わる横波の速さ v を求めよ。

ありがちな答えv=ρT

答えの単位で検算する

手順1 求めたい量の単位を確かめる

求めたいのは速度 v。単位は ms。

使える量の単位:

手順2 答えの右辺に単位を当てはめる

数字の係数(2、12、π など)は単位をもたないので無視します。

[ρT] =kgmN=s2m2=sm × 不一致
手順3 比べる

求めたい量は ms なのに、答えの単位が合いません。この答えはどこかが間違っています。

どこで間違えやすいか

「重いほど遅い、強く張るほど速い」という向きを確かめずに、形だけで覚えていた。

正しい答え

正しい答えv=Tρ
[Tρ] =Nkgm=m2s2=ms ○ 一致

単位が ms になり、求めたい量と一致しました。

単位が合っても、答えが正しいとは限りません(係数や sin・cos の間違いは見つけられません)。ただ、単位が合わなければ必ず間違いなので、見直す場所を絞り込めます。

波・光・原子のほかのミス

波・光・原子の検算のコツ

弦の波の速さ Tρ は「強く張るほど速く、重いほど遅い」。光子のエネルギー hf=hcλ では、波長は割ります。

→ 波・光・原子のミスをまとめて見る

→ 速度の単位の意味を調べる → 検算のやり方