素朴過ぎる疑問で恐縮ではあるのですが、聞くは一時の恥。お尋ねしてしまいます。

音には発生するための条件があると聞いた覚えがあります。小学生の頃に。

たたく、とか。

いくつかの条件を満たすと音というのは発生するのですか?

だとすればそれはどんな条件なのか?

ひょっとしたら回答しにくい質問なのかもしれませんが、ご教授いただけたら嬉しいです。
よろしくお願いします。
m(_ _)m 

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A 回答 (7件)

 下のほうに「固体中は音の伝達速度がおそいと考えて...」とありましたが、


とっても気になったので言わしてください。

同じ物質では気体・液体・固体の中で一番速度が早いのは気体です(例外もあり)。

a=√(k/ρ) a:伝達速度 k:弾性係数 ρ:密度

と言う式からも分かるように密度が低ければ低いほど伝達速度は遅くなります。
 しかし、「空気と鉄」などとなると分子レベルで構造が変わってきますので話は変わってきます。
 手っ取り早く言えば、硬い物は伝達速度が速いということです。
例えば駅などにいて電車の音が線路から聞こえてきたことはありませんか?
あれは電車によって発生された振動が線路に伝わって、そして線路が空気を振動させて伝わってきた振動(音波)なんです。

でしゃばっといて中途半端な答えですみません。
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 再び 38endoh です。

下記のホームページによると,音を発生させる原因は主に3つに分けられるそうです。

1.物体の振動による音
 太鼓,木琴,弦楽器など(No.5さんが回答されているのは,これですね)

2.空気の流れ,物体の急速移動による音
 バットの素振り,スプレーの噴出音など(リコーダー等,笛も発音原理はこれかと思います)

3.空気の膨張,収縮による音
 雷,爆竹,拍手など(No.2さんの回答の中でも触れられておりますね)

詳しくは下記のホームページをご覧下さい。

参考URL:http://www.osaka-kyoiku.ac.jp/~masako/exp/oto/in …
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この回答へのお礼

どうもありがとうございました。m(_ _)m 
参考にしてみます。

お礼日時:2001/09/11 12:47

音が発生する条件としては、


1) 音源となる振動体があること
2) 音源となる振動体に振動を与えるエネルギーがあること
3) 音源となる振動体の振動を伝える媒介があることです。

まず、1)についてですが凡そ身の回りにある物は殆どがこの要素を備えています。たとえば今あなたの周りにある物を叩いてみれば、何らの音がするでしょう。また、たとえば叩いた物体・叩くの使用した物体ともに絶対的な硬度を持ち決して振動しないとしても、それが真空中で無い限り間にはさまれた空気などの流体が振動しますので、流体自体が振動体となりえます。

2)に付いては最初から音を出すために作られた楽器などであっても弦をはじく、鍵盤を叩くなどの動作をしない限り自ら音を発することは有りません。同じ音程を持った楽器をそばで鳴らすと、引いていない楽器も音を出すことがありますが、これは最初に音を出した楽器の音のエネルギーが近くの楽器にエネルギーを与えた結果です。電子楽器などでは電気エネルギーーがこれにあたります。電気のエネルギーを音として認識できる形に加工しているのが電子楽器です。

音とは一般的に空気の振動が鼓膜を振動させることを指しますが、水中でも音は伝わりますし空気以外の気体や液体・固体中でも音は伝わります。ただし、必ず振動を伝える媒介が必要なので、真空中(正しくは高真空)などの振動を伝える媒介が無いところでは音は伝わりません。また、音はその伝わる媒介によって周波数分布が異なります。身近なところでは、自分の声がマイクを通して(空気の振動で伝わる音)と普段の声(空気の振動+骨や筋肉・血液を通して鼓膜に届く)が異なって聞こえる経験があると思いますが、これはまさに上記のようなことが実際に起こるということを実験したことになるのです。
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この回答へのお礼

なるほど。どうもありがとうございました。m(_ _)m 
ただ「固体中でも音は伝わる」と仰いますがこれは「反響」が原因で気体や液体よりもやや「伝わりにくい」と考えていいのでしょうか?

また固体の粒子の粗さ(ちょっと違うかもしれませんが)のようなものに応じて「反響」の度合いも変わると考えていいのでしょうか?

言葉の定義が我ながらかなり怪しくて恐縮ですが。

お礼日時:2001/09/11 12:40

直接回答ではないけれど、このカテゴリーらしく、この辺で音とは、何かをはっきりさせておきましょう。


1.人間の耳に聴覚を起こさせる振動。
2.音として聞こえる空気振動、音波のこと。
3.空気の振動でも超高周波数のものや超低周波数のものは、音として聞こえない。
4.人間の耳に聞こえるのは、約20から20000ヘルツの振動です。
5.20000ヘルツより振動数の高いものを超音波と言います。
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この回答へのお礼

なるほど。
学問的に考えるとやはり奥が深いですね。
どうもありがとうございました。m(_ _)m 

お礼日時:2001/09/11 12:10

 人は鼓膜によって音を認識するわけですが,この鼓膜を外側に引っ張る力(=低気圧)と,および内側に押しつける力(=高気圧)とが交互に繰り返されると,人はこれを「音」として認識します。

なお,この繰り返しの速さは一秒間に約20回以上,かつ約2万回以下の範囲でなければ認識できません。

 音を発生させたい場合,高速に繰り返される低気圧と高気圧とを作ればよいということになります。例えば太鼓をたたくと音が聞こえます。太鼓の表面をたたいて革を振動させると,凹んでいくときは表面に低気圧が発生し,革が戻ってくるときには高気圧が発生し,さらにこの状態を繰り返します。革の表面で生じたこの気圧の変化は空気を伝って(これを「粗密波」と言います)人の鼓膜まで達し,鼓膜の振動を起こします。これが,人が太鼓の音を認識できる仕組みになっております。

 スピーカーで音を発生させるときも,原理は一緒ですね。コーンを電磁石で操作して前後に振動させ,コーンの表面で空気の粗密波を作るという仕組みです。

 音を発生させる条件,それは「音を伝える媒体(主に空気)の粗密波を発生させること」です。
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この回答へのお礼

なるほど★
丁寧な解説をありがとうございました。m(_ _)m 

スピーカーには慣れ親しみがありますが、その構造には疎く、仰るコーン、電磁石などは耳慣れない言葉です。

まだ学ぶ余地がありそうです。

お礼日時:2001/09/10 07:12

懲りずに再登場です。



>「音源が振動」するとなぜ音が「発生」するのか?

物体が振動するというのは、イメージ的には
物が左右(上下や前後でもいいけど)に細かく震える状態ですよね。
この震えている過程で、物体が中心より右に来た時
右側の空気は急に押しつけられて、そのごく周辺だけ圧縮されます。
同時に、左側では急に空間が広がった為、そのごく周辺の空気が薄くなります。
その後、物体が左に来た時に右側ではさっき圧縮された空気が押し出され
そのあとに空気の薄い部分が出来上がります。
このようなことがが振動の続く間繰り返され、
結果として空気の密度の濃い層と薄い層が何重にも折り重なって
空気中を進みます。これが空気の振動であり、音の正体です。

空気の振動は、物体の振動以外にも発生させることが出来ます。
例えば雷では、稲妻が空気中を伝わるときの高電圧により
周囲の空気が「熱」で膨張して振動が起こり、雷鳴になったりします。

空気の振動がなぜ音になるのか?と、聞かれれば
「耳とは空気の振動を感知する器官だから」としか答えようがないですけど・・・
(空気の振動が鼓膜を震わして、電気信号にかわり
 神経を伝って脳に届く)
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この回答へのお礼

なるほど。どうもありがとうございました★
ただ「電圧」というものがよくわからないので、このあたり勉強の余地がありそうです。

お礼日時:2001/09/10 07:08

半分思い付きのような回答ですが・・・



・音源(音の発生源)が振動すること
・その振動を伝える媒体(空気・水など)があること

じゃないでしょうか?自信なしです。ごめんちゃい。
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この回答へのお礼

いえいえ、ありがとうございました。m(_ _)m 

理系素人の自分にとっては、かなりうならせられる回答でした★

キーワードは「振動」のようですね。
モノでも楽器でも振動することによって音が生まれる。
なるほど♪です。

しかし「音源が振動」するとなぜ音が「発生」するのか?
ここの関係が疑問です。( ̄~ ̄) 

お礼日時:2001/09/10 00:17

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はっきり言って、画像が不鮮明で問題文が読めません(特に添え字)。
こちらは何とか読めたので、問1には回答しましたが。
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/9600244.html

回転運動の基本ですから、きちんと復習した方が良いですよ。

問2は、勝手に問題を想定して書きます。
問題の中身が違うようであれば、「補足」にでも正しい問題を書いてください。

(1) 角速度ω2を L, g, θ1 を用いて表せ。

台を離れるときには
  R = mg - m*ω2^2*L*cos(θ1) = 0
なので、
  ω2^2*L*cos(θ1) = g
より
  ω2 = √[g/L*cos(θ1)]

(2) 糸が切れるときの θ2 はいくらか。

 問題文の「問1」直前の「ただし」書きに「静止状態で質量 2m [kg] 以上のおもりをつるしたときに糸が切れる」とあるので、限界張力は T=2mg ということになります。

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  T = m*ω3^2*L   ①
張力と重力の関係は
  T*cos(θ2) = mg   ②
T=2mg の条件から
  m*ω3^2*L = 2mg より ω3^2*L = 2g  ③
  2mg*cos(θ2) = mg より cos(θ2) = 1/2
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(3) 角速度ω3を L, g を用いて表せ。

 ③より
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  水平方向:vx = L*sin(60°)*ω3 = (√3 /2) L*ω3   ⑥
  鉛直方向:vy = 0

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 糸が切れる直前の向心力:F = m*L*sin(60°)*ω3^2 = (√3 )mg より
   a1 = (√3 ) g

 糸が切れた直後重力加速度のみが働くので、
   a2 = -g

(7) 糸が切れた瞬間のおもりの位置は、台から高さ h [m] であった。その位置とおもりが台上に落下した地点の水平距離を x [m] とする。x を h, L, g を用いて表せ。

 鉛直方向には、初速度ゼロで、加速度 a2 が働くので、落下高さは
   y = -(1/2)*g*t^2
となる。これが y= -h となるのは
   t1 = √(2h/g)
のときである。この間に、水平方向には⑥の等速運動するので、⑤を使って
  x = vx * t1 = (√3 /2) L*√(2g/L)*√(2h/g)
   = (√3 )√(hL)

はっきり言って、画像が不鮮明で問題文が読めません(特に添え字)。
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全くわからないのですか? 少しは分かる?
答だけ書くのは無意味なので、どこまで分かって、どこが分からないのかを書いてもらえると、的を絞って説明できるのですが。
一通り書いてみます。計算間違いなどがあるかも。
分からないところがあれば、「補足」にでも書いてください。

問1:万有引力の法則は
 F = GMm/r²

地球の重力は、
 M:地球の質量
 m:地上の物体の質量
 r:地球の半径
のときの万有引力です。従って、質量mの物体に働く重力 F=mg は
 mg = GMm/R²
なので、
 g = GM/R²
ということです。

問2:物体に働く力は、地球の中心向きの「重力」だけですから、上向きを正とした運動方程式は
 -mg = ma
より
 a = -g
上向きの速度は、初速度が v0 なので
 v = v0 - gt
最高点では速度がゼロになるので、最高点に到達する時間 t1 は
 v = v0 - gt1 = 0
より
 t1 = v0/g  ①
t 秒後の高さは、地表面をゼロとして
 x = v0*t - (1/2)gt²
なので、①の t=t1 のときの高さ x1 は
 x1 = v0*t1 - (1/2)g(t1)² = v0²/g - (1/2)v0²/g = (1/2)v0²/g
これが 2R なので
 (1/2)v0²/g = R
よって
 v0² = 2gR
 v0 = √(2gR)

問3:地球を周回する円運動にするための速度ということですね。
 角速度 ω の円運動では、遠心力は mrω² ですから、半径 2R の円運動では 2mRω² です。これが重力 mg と釣り合えば半径一定の円運動になります。(これを「等速円運動」と呼ぶのかな?)
 従って
  mg = 2mRω²     ②
より
  ω = √(g/2R)
この角速度での、半径 2R の周速度は
  2Rω = √(2gR)
なので、
  v = √(2gR)
 
問4(1) 「面積速度」とは、(周速度)×(半径)× sinθ (θ は半径と周速度方向のなす角度)です。点A, B では θ=90° なので sinθ = 1 になります。従って
 点Aでの面積速度:v * 2R
 点Bでの面積速度:V * 6R
この2つが等しいので
  V = (1/3)v

↓ 参考「ケプラーの第2法則」
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/bannyuu/kepura-.html

(2) これは「速さ V をg,Rを用いて表せ」ではないでしょうか。v だったら「問3」で求めていますから。
  V = (1/3)v = (1/3)√(2gR)

問5:円運動をせずに地球に落下するには、上記「問3」の②式が
  mg > 2mRω²
であればよい。このときには
  v < √(2gR)     ③

無限遠方に飛び去るには、地球中心から 2R の位置におけるポテンシャルエネルギーよりも大きい運動エネルギーを与えればよい。無限遠を基準にしたときの、地球中心から 2R の位置におけるポテンシャルエネルギーは
  U = -∫[∞~2R]( GMm/r² )dr = [ GMm/r ][∞~2R] = -GMm/2R
なので、無限遠方に飛び去るための運動エネルギーは
  (1/2)mv² > GMm/2R
  v² > GM/R
  v > √(GM/R)    ④

よって、地球に落下もせず、無限遠に飛び去ることもない速度は、③④ではない範囲
  √(2gR) ≦ v ≦ √(GM/R)
ということになる。

全くわからないのですか? 少しは分かる?
答だけ書くのは無意味なので、どこまで分かって、どこが分からないのかを書いてもらえると、的を絞って説明できるのですが。
一通り書いてみます。計算間違いなどがあるかも。
分からないところがあれば、「補足」にでも書いてください。

問1:万有引力の法則は
 F = GMm/r²

地球の重力は、
 M:地球の質量
 m:地上の物体の質量
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のときの万有引力です。従って、質量mの物体に働く重力 F=mg は
 mg = GMm/R²
なので、
 g = GM/R²
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Qこの問題を解いていただけないでしょうか? 解説もしていただけるとありがたいです! 問題が多いですが、

この問題を解いていただけないでしょうか?
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問1、θ1,θ2,θ3,n1,n2,n3の間に成り立つ関係式を示せ。

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Aベストアンサー

>「媒質Ⅱと媒質Ⅲの境界面上に円板を置き」と問2に書いています。
ちょっと読み間違えていました申し訳ない。

(2)
スネル法則から
n1・sinθ1=n2・sinθ2=n3・sinθ3 が成り立ちます。
円盤はS の直上に置くとして、円盤は sinθ3 が存在する範囲を
隠せばよいので。

θ3が存在する条件は
(n1/n3)sinθ1 = (n2/n3)・sinθ2=sinθ3 <=1
なので
(n1/n3)sinθ1 = (n2/n3)・sinθ2=sinθ3 =1
の時、つまり θ1=arcsin(n3/n1), θ3=arcsin(n3/n2)
がθ2, θ3 の限界になります。従って円の半径は

r = h1sinθ1 + h2sinθ2
=h1sin(arcsin(n3/n1)) + h2sin(arcsin(n3/n2))

(3)
微小角度ΔθでSからの光線が媒質2,3の境界に達する位置は
Sの直上から右に
L=h1sinΔθ + h2sinΔθ’
の位置、
但し Δθ' 媒質2での光線の角度、Δθ'' 媒質3での光線の角度
n1・sinΔθ=n2・sinΔθ'=n3・sinΔθ''
sinΔθ≒Δθ、sinΔθ'≒Δθ', sinΔθ''≒ Δθ''とすれば
n1Δθ=n2Δθ'=n3Δθ'' → Δθ = (n3/n1)Δθ'', Δθ'=(n3/n2)Δθ''
L=h1Δθ + h2Δθ’ ={h1(n3/n1) + h2(n3/n2)}Δθ’'

媒質3から見たh' は

h' = L/tanΔθ’' ≒ L/Δθ’' = h1(n3/n1) + h2(n3/n2)

>「媒質Ⅱと媒質Ⅲの境界面上に円板を置き」と問2に書いています。
ちょっと読み間違えていました申し訳ない。

(2)
スネル法則から
n1・sinθ1=n2・sinθ2=n3・sinθ3 が成り立ちます。
円盤はS の直上に置くとして、円盤は sinθ3 が存在する範囲を
隠せばよいので。

θ3が存在する条件は
(n1/n3)sinθ1 = (n2/n3)・sinθ2=sinθ3 <=1
なので
(n1/n3)sinθ1 = (n2/n3)・sinθ2=sinθ3 =1
の時、つまり θ1=arcsin(n3/n1), θ3=arcsin(n3/n2)
がθ2, θ3 の限界になります。従って円の半径は

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=h1sin(ar...続きを読む

Qどなたかこの問題解いていただけないでしょうか? 解説もしていただけるとありがたいです! 問題が多いで

どなたかこの問題解いていただけないでしょうか?
解説もしていただけるとありがたいです!
問題が多いですが、回答のほど宜しくお願い致します。

問1、画像にあります。

Aさんが前、Bさんが後ろになって同じ速度で走っているとき、Bさんが観測する振動数f2はどうなるか。AさんとBさんで意見が分かれた。Aさんは音源と観測者の位置関係が変わらないのだから、f2=f0になると考えたが、Bさんは媒質である空気に対して運動しているのだから、f2ノットイコールf0になると考えた。Bさんが観測する音波の速さV2と波長λ2を求め、f2を計算すれば、V2○V0、λ2△λ0であり、f2□f0であることがわかる。

問2、「上の文の○、△、□に入る記号はつぎのどれか。」

○、△: 「<」or 「>」
□:「= 」or 「ノットイコール」

問3、「いま、V0=3.40×10^2 m/s、f0=5.00×10^2 Hz、|va|=4.0 m/s, |vb|=8.0 m/sであるとする。
次のa,bの2つの場合では、Bさんが観測する音波の振動数が、Aさんとすれ違う。もしくは、追い抜く前後で変化する。その振動数の変化が大きいのはどちらの場合か。また、その場合の振動数の変化はいくらか。ただし、すれ違うときも、追い抜くときも、A,Bは一直線上にあると考える。」

a:AさんとBさんが向かい合わせに走ってきてすれ違う場合。
b:BさんがAさんの後ろから走ってきてAさんを追い抜く場合。

答え 「a」or「b」、振動数の変化:「11Hz」or「23Hz」or「24」or「25」

どなたかこの問題解いていただけないでしょうか?
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問題が多いですが、回答のほど宜しくお願い致します。

問1、画像にあります。

Aさんが前、Bさんが後ろになって同じ速度で走っているとき、Bさんが観測する振動数f2はどうなるか。AさんとBさんで意見が分かれた。Aさんは音源と観測者の位置関係が変わらないのだから、f2=f0になると考えたが、Bさんは媒質である空気に対して運動しているのだから、f2ノットイコールf0になると考えた。Bさんが観測する音波の速さV2と波...続きを読む

Aベストアンサー

「ドップラー効果」の基本を勉強した上で、ご自分で解いて、その結果が妥当かどうかを質問した方が自分のためになりますよ。

人の解いたものを「ああ、そう」とぼっと読んだって何も身に付きません。自分で苦労する、「それってどう考えればそうなるんだ?」というのを必死に真剣に考えることが重要なのです。
決して「公式」を覚えて理解したつもりになってはいけません。「考え方」を理解するのです。

ドップラー効果は、ここが分かりやすいかな。「音源」が動いている場合、「観測者」が動いている場合の2つに分けて理解するのがポイントです。(問題のケースでは、この両方が動いている)
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/dopp/doppura-.html
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/dopp/doppura-2.html


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