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物理 高校生

4番です。 なぜ再び共鳴するときは5倍振動の定常波が生じているときなのですか?

口笛は,気流の乱れによる音(カルマン渦)が, 口内の空気と共鳴して "ピー という音になる »236||237||243 スピーカー 右図のような気柱共鳴実験装置で, ガラス管の管口から少し はなして上方に取りつけてあるスピーカーから一定の振動数の 音を出しておき,ガラス管に満たした水面を徐々に下げていっ たところ,気柱の長さがLのところで初めて大きな音が聞こ えた。さらに水面を下げていくと, 気柱の長さがLのところ で再び大きな音が聞こえた。音速を1Vとする。 (1) 管内の音波の波長入をL, Laを用いて表せ。 (2) 開口端補正4Lを入, Lを用いて表せ。 (3) スピーカーから出された音の振動数子を1V, L, Laを用い て表せ。 例題56 気柱の共鳴 (4) Leよりも水面を下げていき, 再び大きな音が聞こえたときの気柱の長さLを L, Lを用いて表せ。 解答(1) 図1のように,気柱の長さがL. Leのとき, 波長入 の音波によって,管内に定常波ができているとすると, センサー 78 気柱の振動 管の開口端…定常波の腹 管の閉口端…定常波の節 L-ム=ラ A 図1 よって,え= 2(L.-L) (2) 図1より, TAL “右図が2つで 4L=ーム 半波長” “右図が4つで 1波長” (3) v=fA より。 2 V. f=ス V 2(L-L) (4) 音の振動数は変わらないので, 波長もその ままである。再び共鳴して音が大きくなるの は,図2のような5倍振動の定常波が生じて いるときである。このときのLは今の5倍 図2 センサー79 弦や気柱には固有振動数 fm(m=1, 2, ……)があり, 外部からの振動とそのどれ かが一致すると,共振(共 鳴)する。 から4L をひいたものであるから, L=×5-4L= 2L,-L 4 ベマ

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物理 高校生

(ⅰⅰ)-(サ)について質問です 答えではVΔt’となってましたが、自分では(V-ω)Δt’という答えが出ました。考え方的には音速Vの波が右向きにωで進む反射板に反射したので反射した後の音速はV-ωになるという感じです。問題文にV>>>ωと書いてあるのでωは無視していいのか... 続きを読む

(b) 反射板が動く場合を考える。図3に示すように, 同一直線上に一定の振動数f[Hz] で音を発する 静止した音源と,直線に対して垂直に立てられた可動式の反射板がある。音源と反射板の間に観測者 が静止している。反射板は速さ w[m/s]で図3の右方向に移動している。 音速を V[m/s] とする。 反射板の速さ w は音速 V よりじゅうぶん小さい。 (i) 音源が発する音波の波長は (カ) [m]である。ある時刻に反射板に到達した波は,仮に反射 板を透過すると考えると, At[s] 間にさらに (キ) [m]進み,この間に反射板は ク) 進むので, At 間に反射板を透過する波の数 (音波の1波長分を1つと数える)は, ク) 個と なる。したがって, 反射板が感じる音波の振動数子は [Hz] となる。 () 反射板がこの振動数/の音波を出す音源と見なすと, ある時刻に反射板から出た波は, At'[s] 後には反射した位置から左に距離 (サ) [m]進む。一方,この間に反射板は右に距離 [m]だけ移動する。 4'間に反射板から出た波の数はfを含む式で表すと (ス) | 個なので,反 [m]となる。観測者に届く反射板からの音波の振動数 射波の波長はfを含む式で表すと (セ) は「を含む式で表すと (ソ) [Hz] となる。 をんを含む式で表すと [Hz] と なる。 () 観測者には音源からの音波と反射板からの音波の両方が届くので, 観測者が聞く 1秒あたりの うなりの回数は (チ) 回となる。

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