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79.〈音波の性質>
図1上図のように原点Oにスピーカーを置き, 一定の振幅で,
一定の振動数の音波をx軸の正の向きに連続的に発生させる。
空気の圧力変化に反応する小さなマイクロホンを複数用いて, x
軸上 (x>0) の各点で圧力の時間変化を測定する。
ある時刻において,x軸上(x>0)の点P付近の空気の圧力か
xの関数として調べたところ、 図1下図のグラフのようになっ
た。 ここで距離 OP は音波の波長よりも十分長く,また音波が存
在しないときの大気の圧力をする。圧力が最大値をとる
x=x から, 次に最大値をとる x=x までのxの区間を8等分
X1,X2, ...,と順にx座標を定める
スピーカー
X3 X4 X5
Poss
XoX1
X2
点P付近の拡大図
図1
から x までの各位置の中で, x軸の正の向きに空気が最も大きく変位している位置,
およびx軸の正の向きに空気が最も速く動いている位置はそれぞれどれか。
次に点Pで空気の圧力の時間変化を調べたところ、図2のグ P4
ラフのようになった。 圧力が最大値をとる時刻t=to から,
次に最大値をとる時刻t=ts までの1周期を8等分した、 た,...,
と順に時刻を定める。
からまでの各時刻の中で, x軸の正の向きに空気が最も
大きく変位しているのはどの時刻か。
図3のように,原点Oから見て点Pより遠い側の位置に,x軸
に対して垂直に反射板を置くと,圧力が時間とともに変わらず常
po となる点がx軸上に等間隔に並んだ。
(3)これらの隣接する点の間隔dはいくらか。なお,音波の速さ
をcとする。
Pos
ta ta ts
to tit
tet ts
t
図2
図3
反射板
(4) (3)の状態から気温が上昇したところ, (3) で求めたdは増加した。 その理由を説明せよ。
