No.2ベストアンサー
- 回答日時:
ドップラー効果の公式を使えばよいのです
ドップラー効果の公式:f={(V-u)/(V-W)}fo (ただし、foは音源からでる音の振動数、Vは音速、uは観測者の速度、Wは音源の速度
fは観測者が聞く振動数。なお音が観測者に向かう向きが正)
公式に、まずは2つ目の問題の値を代入
観測者の速度はu=0
音は340m/sで観測者へと向かうからV=+340
音源は音とは真逆の方向(観測者から遠ざかる向き)に進むから 音源の速度は-340m/sという扱いでwへ代入
fo=1000Hzとして
f={(V-u)/(V-W)}fo=[(340-0)/{(340-(-340)}]・1000=(340/680)x1000=500Hz
次に初めの問題では 音源の速度は音が観測者に向かう向きと同じだから W=+340として公式に代入
そうすると
f={(V-u)/(V-W)}fo={(340-0)/(340-340)}・1000=(340/0)・1000
ここで、分母が0になってしまったが 分母0は定義されていない!
つまりこの式は値がいくつになるかわからないので fが求まらないということです
No.7
- 回答日時:
ちなみにね 誰も書いていないよだから補足しておきますが
このように、飛行機が音速以上の速度で観測者に近づくとき
ドカン というすごい音がします!
これを「衝撃波」といいますよ!
No.6
- 回答日時:
追記
音はエネルギーなので質量がありません、質量がなければ慣性の法則は適用できません。
もし質量があれば、音源を離れた瞬間、慣性の法則で、音源と同じ方向に同じ速度で移動します。
慣性の法則が適用されなければ、音源を離れた瞬間から、音速で、後方にも伝わります。
近づく場合は、音は音速で近づきます、音源も同時に音速で近づきますね、音が聞こえたときは、音源も同時に到達していますね。
>近づくとき
音源がまだ到達していない状況の表現ですね、もちろん音も到達していません。
No.5
- 回答日時:
音源が音速で移動すれば、音の波動が音源より前に出ることはない。
移動方向で離れた人には届くはずもない。
V(速度)=n(周波数)λ(波長)
音源が遠ざかるので、波長が間延びします、音の伝わる速度は変わらないので、上の指揮にあたはめれば、周波数は低くなりますね。
音速で遠ざかれば波長は2倍になります。当然周波数は半分ですね
No.4
- 回答日時:
「音速」で近づく、というのがミソです。
1,000Hzであろうと、2,000Hzであろうと、その音が伝わって来る速度(音速)と飛行機が近づいてくる速度が同じなら、観測者にとっては音にはなりません。飛行機が離れて行くときは、ドップラー効果の計算式を使えば答えが出ます。
No.1
- 回答日時:
「観測者に音速で近づく」ということは、1分前に出した音も、30秒前に出した音も、10秒前に出した音も、0.1秒前に出した音も、みんな「音源」と同時に到着します。
さて、一体いくつの「波の山」が届くでしょうか?全部同時に、時間幅「0」の中に入った状態で届きます。
では、その振動数はいくつ?
「観測者から音速で遠ざかるとき」には、ある時間に出した音を基準にすれば、その1秒後に出した音は、距離が音速分増えているので観測者には「2秒後」に届きます。音源が出した音は「1秒間に1000個の山」ですから、この「1000個の山」が「2秒間」にわたって到着することになります。「2秒間に受け取る山の数が1000個」なので「1秒あたりの山の数は500個」つまり「500 Hz」ということになります。
空間の座標に時間を含めた「4次元」での現象として想像してみれば理解できるはずです。「静止画」ではダメですよ、「動画」ですよ。
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