超音波について質問させて下さい。

アクリルの探触子からアルミに超音波を投入します。
アクリルからは縦波が発生していて、アルミの横波入射角が39度の場合、
アクリルの縦波入射角と、アルミの縦波入射角がどうなるか教えてください。

自分なりにスネルの法則を使って計算した結果、
アクリルの角度は34度、アルミの縦波は全反射となるのですが、
教官との答えが合わず、分からなくなってしまいました。
よろしくお願いします。

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A 回答 (1件)

いずれにしろスネルの法則を使います。

2つの物質の界面における反射波の角度、屈折波の角度は以下の式に従います。
  sinθa/ca=sinθb/cb
ca、cbは弾性波の速度です。物質、縦波、横波をとはず成立します。
よって必要なのは縦波、または横波の速度です。
理科年表によるとアルミニウムの縦波速度は6420m/sec,横波速度は3040m/sec,よって縦波入射角(屈折角)は
  θb=arc((cb/ca)sinθa)
θa=39度を代入すると右辺は1を超えるため、全反射となります。

アクリル樹脂の縦波速度は2720m/secというデータふがありましたのでこれを使うとθ=34.3度となります。

以上の計算で、違う結果が出る可能性の原因は物質中の縦波、横波の値です。どのような値を使ったかを確認してください。
  
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この回答へのお礼

早速の回答ありがとうございました!
丁寧な回答で分かりやすいです。
自分が当たっていたことを知り、安堵いたしました。

お礼日時:2009/05/27 17:46

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Q超音波の指向角の求め方について

アルミ部品を超音波の斜角探傷法で行う際の指向角を求めようとしていますが、
教本を呼んでもネットで調べてみても、どうしても分かりません。
指向角=xλ/D=xC/Dfとあり、
xの部分が式によって70、29、57、25.5だったりで、
この数字がどんな条件でいくつになるのか分かりません。

ちなみに、周波数は5MHz、振動子の寸法は5mmx5mmの正方形です。

よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

>xの部分が式によって70、29、57、25.5だったりで

xの部分は振動子の形状と片道指向角を採るか往復指向角(実効指向各)を採るかで変わります。

円形振動子、片道指向角:x=70
円形振動子、往復指向角:x=29
方形振動子、片道指向角:x=57
方形振動子、往復指向角:x=25

アルミを横波斜角法で探傷するとすれば
λ=V/f=(3080m/sec)/(5×10^6/sec)=0.6mm
D=5mm

片道指向角を求めるか往復指向角を求めるかを決めれば指向角は決まります。

Q波の反射角

縦波と横波が何らかで反射する場合、
縦波→横波、横波→縦波とモード変換する場合があると思います。

反射した場合にモード変換されない波は入射角と反射角が等しいと思うのですが、
モード変換された波については入射角と反射角の大きさがずれているのでは?と考えています。

どなたかご回答頂ければ幸いです、またソースURL等もできればお願い致します。

Aベストアンサー

横→縦、縦→横の単独変換は不自然な入射角(=pi/2)でしかあり得ませんが、例えば、縦→縦+横の変換になります。
入射角・反射角を定義できる平面を考え、面外水平成分だけを持つ横波(地震学ではSH波といいます)であれば横波だけが反射されます。しかし他の一般の場合(縦波やSV波:面内直行せん断波:が境界面に入射角を持って入射する場合)には、P, SV波だけでは境界条件を満たすことが出来ず、横波と縦波の両方が発生します。このとき、やはりスネルの法則が成立し、入射角によって境界条件を満たすような振幅で縦+横の波が反射波として生成されます。
(試していませんが)弾性波動、反射などのKWでURLが、かかると思いますよ。

Q超音波 全反射法による音速の測定について

送波子からアクリル板に超音波を当て、透過波を受波子で受け取ることで時間差と音圧を測定し、またアクリル板の角度を変えていくことで臨界角を測定し、固体中での超音波の音速を求める実験をやっています。
固体中では横波も発生し、横波は縦波よりも速度が遅いので、縦波の音速でみた全反射角を超えても、横波の透過波が現れるのは分かります。
ですが、さらに横波の全反射角を超えてもまた透過波が現れる理由が分かりません。全反射法と矛盾してるように思えるのですが。。。
実はとても簡単に理解できる事なのかもしれませんが、しばらく考えても答えが出なかったので質問します。
大学生レベルで理解できる回答、お待ちしています。

Aベストアンサー

アクリル板が十分大きくないと音が回り込みます.(回折)連続波で測定してるような場合は水槽(水中で実験の場合)の壁からの反射があります.この場合はある程度短いバースト波にする必要があります.さらに臨界角で音を入射した場合,板の厚さが波長程度かそれ以下の場合ラム波が励起されそれが再放射することによって透過波があるかのように見えることがあります.

Qデシベルの真数Gの求め方

無線の資格を勉強してます。
解答を見ても意味が理解できません。
解答
電力利得26dBの真数をGとすると
26dB=2x10+2x3=
10log10(倍率)2+10log2(倍率)2=10log10400
=10log10G G=400
となっておりました。回答の解説いただけますでしょうか。
記載の(倍率)2というのは2乗の意味です。

Aベストアンサー

デシベルのデシとは1/10を表す接頭語です。
液体の容量などで使用するデシリットルとデシと同じ物です。

つまりデシベルとは、ベルという単位の1/10を示しています。

次にベルというのは、ある基準値に対する比(倍率)の常用対数の値です。つまりlogは常用対数を意味しています。

ある値をベルに直すには、
log10(ある値/基準値)で、デシベルにするにはこの値に10をかけることになります(例えば、mmはcmの1/10の単位ですので、cmの値をmmにするには10をかけるのと同じことです)。
これが、logの前にある10の意味です。

質問の式ではある値/基準値=倍率と表現しているようです。

なお数学の公式集を見てもらえばわかるように対数では、
log(a)^b=b×log(a)
log(a)+log(b)=log(a×b)
の関係があり、
log10(10)=1
log10(2)=0.3
です。
10倍すれば、それぞれ10と3となります。

つぎになぜ2で割って10と3にしているかですが、
電力関連はよくわからないので、自分が知っている音を例にとり説明します。

先に述べたように通常倍率の常用対数を10倍したものがデシベルです。
しかし、場合によって倍率に2乗がかかることがあります。
音の場合もそうです。
音の場合音圧で考えると2乗がかかります。一方エネルギーで考えると2乗はかかりません。音圧とエネルギーの間には、音圧の2乗がエネルギーに比例するという関係があります。
音の基準値はエネルギー上で考えて定義されておりますので、音圧で考えた場合は2乗する必要があります。
なお、2乗は「^2」で表現するとたいていの人はわかると思います。
また昔は音の単位としてフォンが使用されていましたが、海外で使用されるphonと紛らわしいので、現在は音の単位はdBで統一されており、フォンは使用しないことになっています。

電力関連はよくわかりませんが、利得の2乗がエネルギーに比例するのではないかと思います。だから2乗を用いていると思います

つまり、2×10,2×3の2は単位をエネルギーに変換するために2乗とし、10、3からlog10(10),log(2)が導かれます。
10^2=100,2^2=4ですので、100×4=400が求まります。

まあ、わざわざこんなこんなことしなくとも
G=10^(利得/10)
で計算すれば求まるんですが(log(2)=0.3は近似なのでこの式で求めると398になりますが)。

デシベルのデシとは1/10を表す接頭語です。
液体の容量などで使用するデシリットルとデシと同じ物です。

つまりデシベルとは、ベルという単位の1/10を示しています。

次にベルというのは、ある基準値に対する比(倍率)の常用対数の値です。つまりlogは常用対数を意味しています。

ある値をベルに直すには、
log10(ある値/基準値)で、デシベルにするにはこの値に10をかけることになります(例えば、mmはcmの1/10の単位ですので、cmの値をmmにするには10をかけるのと同じこと...続きを読む

Q心電図について教えて下さい。よろしくお願いします。

いきなり、質問ですが心電計についてですが、2つあります。

1つは、
心電計の時定数と心電図の波形とはどのような係わりをもっているのですか。

2つめは、
ハムフィルタの原理と役割について
是非教えて下さい。
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

時定数が大きいと、低い周波数領域まで捉えることができます。逆にいうと、時定数が小さいと、低い周波数、ゆっくりとした波形は捕らえられないということです。
実際の心電図の波形では、T波やU波が一番ゆっくりとした波形といえます。大体1Hz位まででしょうかね。

さらにゆっくりとした波形でよく見られるものには、呼吸性の基線変動があります。これはどんなでも大体0.5Hz以下でしょう。こちらの方は臨床的な意義はまずないですよね。

ですから、時定数を小さくしていくと、まず最初に影響を受けるのはT波やU波です。これらは平坦化して検出しずらくなります。

ハムフィルタの原理は、必要以上に高い周波数をカットしてしまうものです。心電図で、一番高い周波数成分を含むのは、QRSの部分でしょう。その継続時間から見て、20~30Hz程度と考えられます。対して電源ハムは50Hzですから、40~45Hzあたりから遮断する特性をもったフィルタを入れれば心電図に影響を与えずに電源ハムを除去できることになります。
実際には、心電図も全く高周波成分がないわけではないので、多少の影響を受けます。具体的には、立ち上がりや立下りの急峻さが少し落ちます。細かいノッチなどは隠れてしまうこともあります。

時定数が大きいと、低い周波数領域まで捉えることができます。逆にいうと、時定数が小さいと、低い周波数、ゆっくりとした波形は捕らえられないということです。
実際の心電図の波形では、T波やU波が一番ゆっくりとした波形といえます。大体1Hz位まででしょうかね。

さらにゆっくりとした波形でよく見られるものには、呼吸性の基線変動があります。これはどんなでも大体0.5Hz以下でしょう。こちらの方は臨床的な意義はまずないですよね。

ですから、時定数を小さくしていくと、まず最初に影響を...続きを読む

Q電波や音波(音圧)は距離の二乗に反比例して減衰する

電波や音波(音圧)は距離の二乗に反比例して減衰すると教科書などに書かれていますが、それ何故でしょうか?

自然現象で、もともと、そうなっていて、それを後から人間が発見しただけ、といわれればそのまでなのですが・・・。

もし、それなりの原理やメカニズム・作用の説明が存在していれば、お教えください。

Aベストアンサー

 「原理やメカニズム」というような難しいことではありません。

 まずは、二次元(平面)で考えてみましょう。

 ある「点」から平面の全周方向に均等に電波や音波や放射線が強さX(=単位時間当たりの「放出エネルギー」とか「放出個数」)で出たします。分かりやすく「放出個数」にしましょう。
 距離Aのところでは、半径Aの円周は「2パイA」ですから、円周の単位長さ当たりの通過個数は「X/(2パイA)」ですね。
 距離「2A」のところでは、半径「2A」の円周は「2パイ×2A=4パイA」ですから、円周の単位長さ当たりの通過個数は「X/(4パイA)」です。つまり、距離Aのときの1/2になっています。

 二次元では、「強さは距離に比例して小さくなる」ということです。「円周の長さが半径に比例して大きくなる」ことに伴って、「円周の単位長さを通過する個数は半径に反比例して小さくなる」のです。


 これを、三次元(立体)で考えます。

 ある「点」から全立体方向に均等に電波や音波や放射線が強さX(=単位時間当たりの「放出エネルギー」とか「放出個数」)で出たします。ここでも、分かりやすく「放出個数」にしましょう。
 距離Aのところでは、半径Aの球の表面積は「4パイA^2」ですから、球面の単位面積当たりの通過個数は「X/(4パイA^2)」ですね。
 距離「2A」のところでは、半径「2A」の球の表面積は「4パイ×(2A)^2=16パイA^2」ですから、球の単位表面積当たりの通過個数は「X/(16パイA^2)」です。つまり、距離Aのときの1/4になっています。
 念のため、距離「3A」を調べてみれば、半径「3A」の球の表面積は「4パイ×(3A)^2=36パイA^2」です。従って、球の単位表面積当たりの通過個数は「X/(36パイA^2)」です。つまり、距離Aのときの1/9になっています。

 三次元では「強さは距離の二乗に比例して小さくなる」ということです。「球の表面積が半径の二乗に比例して大きくなる」ことに伴って、「球の単位表面積あたりを通過する個数は半径の二乗に反比例して小さくなる」ということになるわけです。


 「電波や音波(音圧)は距離の二乗に反比例して減衰する」というのは、その発信源が「点」であることを前提にしています。
 「強さ(強度)」とは、「単位面積当たりの通過個数(あるいは通過エネルギー)」ということであり、「発信源(点)を中心とした球の表面積に反比例する」というのは、至極当然のことです。

 

 「原理やメカニズム」というような難しいことではありません。

 まずは、二次元(平面)で考えてみましょう。

 ある「点」から平面の全周方向に均等に電波や音波や放射線が強さX(=単位時間当たりの「放出エネルギー」とか「放出個数」)で出たします。分かりやすく「放出個数」にしましょう。
 距離Aのところでは、半径Aの円周は「2パイA」ですから、円周の単位長さ当たりの通過個数は「X/(2パイA)」ですね。
 距離「2A」のところでは、半径「2A」の円周は「2パイ×2A=4パイA」です...続きを読む

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q人間の3大欲とはなに?

この質問は このジャンルでふさわしいのかどうかちょっと迷ったのですが・・・。

人間の 3大欲といわれるものがありましたよね。
あれは 食欲と 後はなんでしたでしょう?

また その「人間の3大欲」という言葉は
誰が 言い出したのでしょうか?

Aベストアンサー

人間の三大欲望は
食欲 睡眠欲 性欲 です。
食欲は,物を食べ,エネルギーにする事。
睡眠欲は,睡眠をとり,脳を休ませること。
性欲は,トイレで用をたしたり,エッチをしたり,する事
この3つはある程度は我慢が出来ますが,人間が生きていくためには必ず必要なことです。欲望というより,必要不可欠なことです。
でも、このことを言った人はわかりません。昔からの言い伝えではないでしょうか?

似たような語で,「衣・食・住」これは、生活の上のことです。

Q倍率とデシベルの計算式

物理カテで質問しようと思いましたが計算式のみの問題のためこちらへ。
電力等の減衰(もしくは利得)に使用する
倍率→デシベル
デシベル→倍率
への計算式はどのようにすればいいのでしょうか?
できればエクセルでの計算式なども教えていただければ幸いです。
一つ一つは

http://www.ookawa.com/soft/circuit/db/db.html

のようなサイトでも示されているのですが入力する値を少しづつ変えて結果を一覧表にしたく考えています。

Aベストアンサー

> 倍率x→デシベルy
y=10log_10 x (対数は常用対数、底が10の対数です。
EXCELの計算式:A1(x)→B1(y)
B1
=10*LOG10(A1)

> デシベルy→倍率x
x=10^(y/10)
EXCELの計算式:A1(y)→B1(x)
B1
=10^(A1/10)

データの小数以下の桁数を必要な桁数に設定して計算して下さい。

Q超音波検査において 「音響インピーダンスの差」が大きければ反射し、逆に小さければ透過します。 質問で

超音波検査において
「音響インピーダンスの差」が大きければ反射し、逆に小さければ透過します。
質問です(^◇^;)ここでいう「差」とは何と何の差なのでしょうか??
分かる方いらっしゃいましたら教えていただけると幸いです^o^

Aベストアンサー

http://www.clg.niigata-u.ac.jp/~tsai/home-page/lecture/US-1_2006.pdf

ここによれば、水の音速を基準にしているとあるので、水の音響インピーダンスとの差では。


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