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数学 高校生

分かる方いたら解答解説お願いしたいです!

数学II·数学B 数学II·数学B (3) ピアノの鍵盤をたたくと,中にある弦が振動し,弦の周りの空気に疎密の変化。 与える。この変化が空気中を伝わっていくのが音波であり,音波の周波数が高いに サシスである。さらに ど,音は高く聞こえる。 チッ」である。 セソタ めると, 一般的なピアノの鍵盤は全部で88個ある。図はそのうちの一部である。 右に行くほど音は高く(すなわち, その音波の周波数は高く)なっていく。 一般的には,ピアノの弦は長さだけではなく太さや張力なども変化させて音の高 ×を変えているが, 以トにおいては, ピアノの弦は,長さ以外のすべての条件が同 1じであるとする。このとき, 弦の長さは周波数に反比例する。 f2 fs fr fio f12 fia fa2 fea fa6 TI すなわち,周波数 f, fas fss …, fasの鍵盤に対応する弦の長さを,単位を %D cm(センチメートル)として, それぞれ4, be, bos …, lsと表すことにすると, 2.× fnの値は, nの値(n=1, 2, 3, …, 88) によらず一定となる。(ただし, L, l lor ……, lss の値はすべて正である。) このとき, 数列 { ln}は, テ。 fi fa f fe fs fo fu f13| fis fei fss| fas| s7 fas テ の解答群さで0-00 これらの鍵盤に対応する音波の周波数を,単位を Hz (ヘルツ)として左端から順 0 公差Rの等差数列である にf, fa, fa, …, fas とすると, 数列 {fn} (n=1, 2, 3, …, 88)は各項が正の 等比数列をなし,鍵盤(白鍵と黒鍵)を右に12個進むと周波数は2倍になる。 000 0 公差 1 の等差数列である R すなわち 公比Rの等比数列である fn+12=2fn (n=1, 2, 3, …, 76) が成り立つ。 公比-の等比数列である R S 等差数列でも等比数列でもない 等比数列{fn}の公比をR(Rは正の実数)とすると R エオ。 =2 (数学IⅡ·数学B 第3問は次ページに続く。) より 21+)0 20 エオ R=2 が成り立つ。 (数学II·数学B第3問は次ページに続く。 - 15-

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物理 大学生・専門学校生・社会人

弦の定常波の振動数の測定の範囲です。 予習問題の(2)の問題a b cが分かりません!答えを教えてください!!!!!!よろしくお願いいたします!!!!!!

が得られる。 式と呼んでいる。 刀性 数の測定 振動させると図のような定常波ができた。 弦の 線密度を9.80×10-4 kg/m, 重力カ加速度を9.80 m/s? として問に答えよ。 221 いま。 +x方向に進む波として正弦波関数 y(x, t) = A sin (wt-kx) (16) を仮定すると, y(x, ) dr? 弦を伝わる波の波長入 [m] はいくらか. 弦を伝わる波の速さ [m/s] はいくらか. 音叉の振動数f[Hz] はいくらか. 2- = ーk°y(x, t) = -k?A sin (wt-kx) 実験 (17) 1. 実験装置および器具 弦定常波実験器,発振器, 電子天秤, 周波数 シンセサイザー, 弦(糸), おも り (5g, 5 個),物差し y(x, t) - -w°A sin (wt-kx) or2 = -0°y(x, t) (18) となり、これらを(15) 式にあてはめると 2 k? (19) 2. 実験方法 2.1 糸の線密度の測定 の が得られる。(19) 式を変形すると横波の速さ として (1) 糸を1.2m位切り取り, その長さLを の T 測定する。 (2) 切り取った糸の質量 mを電子天秤で測 定する。 (3) 糸の線密度のを求める. 線密度はσ= 0= k (20) V 0 が得られる。 さらに,一x方向に進む波として次式 y(x, t) = A sin (wt+kx) を考えても全く同じ結果が得られる. なお,(16)式と(21)式に適当な係数を掛け て加えた式もまた,波動方程式の解(一般解) になることをつけ加えておく. (21) m/Lで得られる。 2.2 おもりの質量の測定 5個のおもりに番号をつけ, それぞれのおも りの質量Mを測る。 2.3 定常波の波長の測定 (1) 図7のように, 弦定常波実験器と発振器 予習問題 (1)定常波について簡単に説明せよ。 図のように弦の一端を音又に取り付け, 他 端に滑車を介しておもりを下げる.この音叉を を配置する。 (2) 発振器の外部入力端子と周波数シンセサ イザーの出力端子が接続されている場合に は,その接続を外す。 (3) ビボット滑車をできるだけ振動子から遠 0.75 m 0.012 m ざけて固定する。 (4)糸の一端を弦固定柱に固定し, 次に, 他 端を振動子の穴に通し, おもりを1個つけ, 糸を滑車にかける. (5) 出力調整つまみを反時計方向 (左回り) に回しきる。 (6)周波数調整つまみを矢印に合わせる。 (7) スイッチを入れ, 出力調整つまみを右に 音叉 →x[m] 0.75 0 おもり 質量 1.00 kg (14)式の説明,xが微小変化したときの関数f(x) の変化分の公式として f(x+dx)-f(x) = f (x) dr が知られている。この式のf(x) として (x p 応させると(14)式が得られる。 を対

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