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数学 高校生

(3)です。 420=3×f1とありますが、これは420=f3という解釈で合っているでしょうか?もしそうだとしたらなぜですか? また間違っていたら丁寧な解説をお願いします。

基本例題 59 気柱の振動 円筒の上端近くで振動数 420Hzのおんさを鳴らしながら, 円筒の水面の位置を徐々に変えたところ, 上端から水面までの 指針との差が半波長である。開口端補正に注意する。 (1) 開口端補正があるので, L=4 と 入 41 距離lがZ=19.0cm, l= 59.0cmのとき, 共鳴音を聞いた。 (1) このときの音の速さ Vは何m/sか。 (2) 共鳴したときの筒口の腹の位置は, 筒の上端よりどれだけ 上にあるか。 はならない。 入 図1より 2 よって入=80.0cm=0.800m V=fd=420×0.800=336m/s (2) 開口端補正 ⊿l を求めればよい。図 1より (3) l=59.0cm として, 振動数のより大きいおんさを筒口で鳴 らすとき,次に共鳴が起こるのは振動数が何Hzのものか。 = 59.0-19.0 POINT (3) 振動数 420Hz の場合は気柱の3倍 振動と共鳴したから,次に5倍振動 2 x3=0.75m h= 19.0cm 弦の振動 両端が節 296,297,298,299 入 入 2 GET 図 1 と共鳴する (図2)。 44=20.0-19.0=1.0cm 基本振動数を f とすると 420=3xfi よって, 5倍振動の振動数 fs は 420=700Hz fs=5xf=5x- 3 1₂= 59.0cm 気柱の振動 開口端が腹、閉口端が節 図2

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物理 高校生

(2)の問題です。 赤線の2πx/16とはどういうことでしょうか? 自分で調べた結果、 y=Asin2πx/λ というものが出てきましたが、よくわかりません。 y=Asinωtならわかるのですが、、、 ご教授よろしくお願いします。

解説 (1) 図か 波が生じている。 周期 T = 0.40s, 波長 = 2.0m²である。 波の速さをv[m/s] として, 発展例題30 正弦波の式 物理 図のような正弦波が, x=0を波源として, x 軸の正の向きに進行している。 実線の波形から 最初に破線の波形になるまでの時間は, 0.10s であった。 実線の状態を時刻 t=0s とする。 (1) 波の伝わる速さ, 周期, 振動数を求めよ。 (2) t=0sにおける波形を式で示せ。 (3) x=0mの媒質の変位y 〔m〕 , 時刻 t[s] を用いて表せ。 指針 正弦波の波形や, 単振動をする媒質 の変位は,いずれも sin を用いた式で表される。 それぞれの式は、波の波長や周期振動のようす をもとにして考えることができる。 「解説」 (1) 波は 0.10s間に2.0m進んで 2.0 おり,速さは, 0.10 図から, 波長 入=16mなので, 周期Tは, T=1_16 V 20 振動数fは, = 0.80s f: V= = 1 T 1 0.80 =20m/s 1.3Hz LIEKS (2) 図の波形において, 1波長分 (入=16m) はな れた位置どうしでは位相が2ヶ異なり、 t=0の とき,x=0の媒質の変位はy=0 なので,位置 0 -0.20 -= 1.25 2 1 10 -1 -2 y〔m〕 I 2 1/ Y 10 進む向き I 1 エ mo8-04 (1) 発展問題 356 1 20 5 TCX 8 *[m〕 PE TXC x での位相 (sinの角度部分)は,2- x 十 2x 1/6 = 480 と表される。また, x=0から x>0 に向かって まず波の山ができており, 波の振幅が2.0m な ので,求める波形の式は, y=2.0sin- WITH TH (3) 媒質の振動では1周期 (T= 0.80s) 経過する と位相が2ヶ進み, x=0の媒質の変位は,図か ら,t=0のときにy=0 なので、 時刻におけ 0.80 る位相 (sin の角度部分) は, 2- = 2.5t と 表される。また,x=0の媒質は,t=0から微 小時間後に負の向きに動くので、求める変位y TEST y=-2.0sin2.5mt の式は, 139

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