物理です。 なぜこのとき飛行機が観測者から遠ざかる速さは20m/sとみなすことが出来るのでしょうか。

考 167 斜め方向のドップラー効果 速さ 20m/sの飛行機P が振動数 594Hzの音を出しながら, 地上で静止している観測者 0の上空を水平に飛行している。 音の速さを340m/s とする。 P 20 m/s B 60° (1) 飛行機が点Aと点Bを通過するときに発した音を,観測者は どんな振動数の音として聞いたか。 (2) 飛行機が遠方から飛来し, 観測者の上空Bを通過後遠方に飛 び去るまでの間, 観測者の観測する振動数はどのように変化 するか。 適当なものを①~⑤から1つ選べ。 ①高くなり続ける ② 低くなり続ける ③高くなりその後低くなる ④ 低くなりその後高くなる ⑤ 変わらない (3)観測者の観測する最小の振動数はいくらか。 170

イについて教えて欲しいです！ 弦の振動は弦の中央部分において、基本振動では腹2倍振動では節になるみたいな感じで理解していたのですが、この解説はどういうことですか？？

第3問 次の文章を読み, 後の問い (問1~5)に答えよ。(配点25) る 図1の装置を用いて, 弦の固有振動に関する探究活動を行った。均一な太さの一 本の金属線の左端を台の左端に固定し、間隔Lで置かれた二つのこまにかける。 金属線の右端には滑車を介しておもりをぶら下げ,金属線を大きさSの一定のカ で引く。金属線は交流電源に接続されており,交流の電流を流すことができる。以 下では,二つのこまの間の金属線を弦と呼ぶ。 弦に平行に軸をとる。 弦の中央部 分にはy軸方向に,U字型磁石による一定の磁場 (磁界)がかけられており,弦には 電流に応じた力がはたらく。 交流電源の周波数を調節すると弦が共振し, 弦にでき た横波の定在波 (定常波) を観察できる。 時刻 台 y x 5 交流電源 LA 140 S < A 図 1 Av 大き 00 Am 滑車 M おもり 0

下の写真に横波は固体のみと書いてあるのですが、例えば水面に石を落とした時睡眠の水面の波は縦波になるのですか？どうしても横波に見えてしまいます。

たしかにロープを伝わる波は振動方向と進行方向が垂直な関係にあることがわかります。 次に横波の性質。 引き続きロープをイメージしてください。そして、ロープを途中で切ってしまいます。 当たり前ですが、切ったところから先に振動は伝わりません!! 実は原子の世界でもこれと同じことが言えます。 横波が伝わるには原子が隣どうしくっついている必要があり、液体や 気体のように原子がバラバラの状態だと横波は周囲に伝わらないのです。 よって、 横波は固体しか伝わらないということになります。 ロープ以外の横波の例としては、光や地震のS波が挙げられます。

物理です。 なぜ波の数わかるのでしょうか。

物理 第4問 次の文章(A・B)を読み、後の問い (問1~6)に答えよ。(配点 25) A 図1のように,2個の小球を十分に広い水面上の点 St, S2 に置いて,同じ振 幅α, 同じ振動数fで鉛直方向に同位相で単振動をさせ続けたところ, 点 St, S2 を波源として円形波の水面波がそれぞれ生じた。 図1は,時刻 t = 0 におけるそ れぞれの水面波のようすを表しており、実線は山の波面、破線は谷の波面である。 t=0において, 点 St, S2の波源からはそれぞれ山の波面が出ている。 ここでは, 水面波の減衰は無視でき,水面波を正弦波とみなせるものとする。また,水深 は一定であり、 水面波の伝わる速さをひとする。 7 S 山 谷 図 1

(1)についての質問です。解答で、cx＝ccosθとしてるところが何故かわからないですx-z平面上で光速cで運動してるなら納得できるのですが、x-y-z平面で運動するならc＝(cx2+cy2+cz2)1/2乗になると思いました。

56 光の粒子性 一辺がLの立方体の容器内を振動数 の多数の光子が光速cで不規則に運 動している。 この容器の面と光子は完全 弾性衝突するものとし, プランク定数を んとする。 光子の運動量の向きはその速 度の向きと一致しているので、光子の運 L S2 y (3 動量の成分は,速度のx 成分 Cx を用 いて、 X L | × cx と書ける。 さて, cx>0 として,t秒間に1個の光 であり,その間に面 子がx軸に垂直な面Sに衝突する回数は(2) Sが受ける力積は (3) となる。 光子の運動方向は十分不規則であ りの平均値はx=(4) × c2と書ける。そこで、容器内 の光子数をNとすると, 全光子から面Sが受ける力は (5)と表さ れる。 したがって,この光子気体の圧力P は, 体積Vを用いて (6) となり,単位体積あたりのエネルギーUを用いると, P=(7) と書 (名古屋大+東北大+大阪府立大) ける。 Level (1)~(7) ★ Point & Hint 光の圧力(光圧)の問題。 気体の分子運動論をバックグラウンドとして解いて いく。 HECTURE (1) 光子の速度ベクトルと運動量ベクトルは (2) 右のようになる。 Cx=ccos0 であり px= hv C cos 0 = =hyxCx c² ※子は面に2の距離を動くごとに C 速度 C 運動量 Dx

高校の物理の質問です。答えはもらっているのですが、答えの導出過程がわかりません。大問4、大問5について、教えてください。急いでるので、早めに回答いただけると幸いです。

4 水深が一定な水槽中の静かな水面に、細い針金の先端につけた小球 P を触れさせ,水面波を発生させる。こ の水面波は一定の速さ / [m/s] で, 円形に広がっていく。 小球は一定の速度で水面上を移動できるようになっ ている。図は,小球P を毎秒 5.0 回水面に触れさせながらx軸の正の向きに速さ ▼ [m/s] で移動させたとき,発生した水面波をある時刻に観測したものである。 4 図の実線は水面波の山の位置を表している。 (1) 小球Pの移動の速さ [m/s] を求めなさい。 -40 -20 40 [cm] (2)図のQの位置で観測される水面波の振動数 f [Hz] を求めなさい。 図のように, 360Hz の音を出している音源Sが壁に向かって 20.0m/s で進み, その後方から観測者が同じ 向きに 10.0m/sで進んでいる。 音速を340m/sとして、 次の問いに答えなさい。 (1) 観測者0が聞くSからの直接音の振動数はいくらか。 (2) 観測者が開く反射音の振動数はいくらか。 (3) 観測者には毎秒何回のうなりが観測できるか。 1) 0.10 m/s 2) 10 観測者 0 音源S 壁R 10m/s ( 20 m/s 4 3.3Hz 【知識理解 2点×2問 = 4点】 1) 350Hz 2) 394Hz 3) 44 回

波動の問題です。 （3）で画像二枚目のように求めるのは間違っていますか？また、解き方は合っていますか？

71 基 図はx軸の正方向に進む正弦波 の変位y〔cm〕 を示している。 実線は時 刻t= 0[s] での波形を, 点線はt=10 [s] での波形を表す。 ただし, 波の速さは 3cm/sより速く15cm/sより遅い。 (1)この波の振幅,波長,速さ,振動 数,周期をそれぞれ求めよ。 y〔cm〕 -1 0 50 A x [cm] (2) t=0[s] のとき, x=220[cm] における変位を求めよ。 (3)x=100〔cm]の位置で.t=6[s] のときの変位を求めよ。 100 150

物理 (2)(ウ)についてです。 なぜ電場からの静電気力はｰeEではなくeEなのでしょうか。

6 オームの法則と抵抗率■ 次の文中の せよ。 断面積 S[m²],長さl [m] の金属導体中の自由電子の運動モデルより,導体の電気抵 抗について考えよう。 電子が金属中を一定の速さ [m/s] で動き,電流I [A] が流れているとする。この 金属の単位体積中の自由電子の数をn [1/m²〕,電子の電気量を -e [C]として、電 流I[A] を表すと, I ア となる。 イ〔V/m]の電場が生じる。 (2)金属の両端に電圧 V [V]を加えると,金属導体内部にレイ [V/m] の電場が生じる。 金属内の自由電子はこの電場から力を受けながら移動するが, 熱振動している金属 の陽イオンと衝突してその運動を妨げられる。 つまり, 陽イオンは電子の流れに 抗力を及ぼす。この抵抗力の大きさは電子の流れの速さに比例すると仮定し、 [N] で表す (k は比例定数)。 電子は電場から受ける力と抵抗力がつりあって等速 線運動しているとすると,vであり、(ア),(ウ)よりI=土が得られる。 (3)(2)で得られた電流I[A]と電圧 V [V]の関係式より,金属の電気抵抗 R [Ω] および 抵抗率p[Ω･m] は,それぞれ R=オおよびρ=カで表される。 は,それぞれR=オ (4) 金属の温度 T [°C] における抵抗率 [m] は, 0℃における抵抗率を po [Ω・m]. 温度係数をα[1/K] とすると,=ox(キで表される。 考察した金属導体に電圧 V [V] を加えて電流I [A] が流れるとき, t[s] 間 に発生するジュール熱はク [J] で与えられる。 これは, 自由電子の運動モデル より説明できる。すなわち, 導体中の1個の自由電子には負極側から正極側へ静電 気力 がはたらき, t[s]間でその力の向きにコ [m]だけ移動するの [N] で,この電子は(ケ)×(コ)の大きさの仕事をされる。 導体中の自由電子の総数は サだから,ジュール熱 Q [J] は全自由電子がされる仕事の大きさとして Q=(ケ)×(コ)×(サ)となり, t[s] 間に発生するジュール熱ク [J]に等しい。

（10）についてです。 うなりは、周波数が僅かに異なる2つの音を聞いた時に起こると思うのですが、こうもりは昆虫で反射した音と自分で発した音を聞いてうなりを感じたということですか？ その場合、こうもりの飛ぶ速度は音速より遅いと思うのですが、空気とかで反射しているということですか？

図3のように, コウモリが昆虫に向かってまっすぐ に一定の速さ” [m/s] で飛び,その向きへ静止時と同 じ振動数子の超音波を時間 t [s] にわたり発した。 昆虫はコウモリに向かってまっすぐに一定の速さ [w [m/s] で飛んできた。 v 超音波 W コウモリ (飛行) 昆虫 -L- (飛行) 図3 (6) 時間 4t 内にコウモリの発した超音波の振動の回数を求めよ。 (7)時間 ⊿t 内にコウモリの発した超音波の空気中での長さL 〔m〕を求めよ。 (8) コウモリの発した超音波の空気中での波長を求めよ。 その後。 この超音波は昆虫に当たって反射し, コウモリがその反射波を聞くと, コウモリ はうなりを感じた。 (9) 昆虫が受ける超音波の振動数を求めよ。 (10)コウモリが感じた単位時間当たりのうなりの回数を求めよ。 [20 帯広畜産大]

（４）「腹で振幅は入射波の振幅の2倍となるので」の部分が分かりません。解説していただきたいです。

5.0X10 ■山が入だけ移 ーる時間は 波の基本式 「v=fa」より f=4.0 = 5.0Hz (2)定在波の節と節の間隔は入射波の半波長となるので 0.80 …… ⑤ 入を求める。 -=0.80 X- -=0.40m =0.8 (3) 固定端は定在波の節となるので、図の ように固定端 (x=1.80m) から0.40m ごとに節ができる。 よって x=0.20, 0.60, 1.00, 1.40, 1.80mの5個 (4) 腹での振幅は入射波の振幅の2倍となるので 0.30×2=0.60m 4y [m] 固定端 * [m] 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 -= 0.20s また求める周期を T [s] とすると, 入射波の周期と同じなので T=1=1 5.0 160 することで求められる。 160 (3) L.80m の位置は固定端なので節となる。 解説 移動距離 経過時間