図1のように鉛直線l上の点Pに変形しない棒の一端を取り付け、棒をlに対して角θだけ傾けて一定の速さで回転させた。
棒の他端には一定の振動数fの音を出し続ける小さな音源Sが取り付けられていて点Oを中心に水平面内で速さvの等速円運動をしている。
ただし、音速をVとし、V>vとする。また、風は吹いていないとする。
問 次の文章中の空欄ア、イに入れるものを答えよ
音源Sから観測者に届く音の振動数をいろいろな場所で観測者が観測する。ただし、観測者は音が聞こえる範囲内で静止した状態で観測するものとする。観測できる振動数で最大値はアである。
この実験を気温を上げる事で音速を変えて行うと、観測できる振動数の最大値は元の値よりイなることが分かった。
解説 音源Sと静止している観測者を結ぶ方向の音源Sの速度の成分を観測者の向きを正として、v[s]とする。観測者が聞く音の振動数f'はf'=Vf/(V-v[s])である。
取り得るv[s]の範囲は-v<=v[s]<=vであるから観測者が聞く音の振動数の最大値は
f'=Vf/(V-v)である。
気温t(℃)における音速はV=331.5+0.6t(m/s)で与えられることが知られており、音速は気温が高くなるほど、大きくなる。
観測者が聞く音の振動数の最大値f'はf'=f/(1-v/V)であるから、気温が高いほど音速Vが大きくなり、f'は小さくなる。
とあったのですが音源は観測者の周りを円運動しているのでどこで聞いても振動数は分からないのではないんですか?何故最大の振動数などがあるのでしょうか?図3-1のv[s]がどういう方向に進んでいるのか分かりません、vは観測者の周りを円運動する速さですよね?
観測者はどこまで動いてもいいのでしょうか?v[s]の範囲が-vからvになるというのも何故なのか分かりません
No.2
- 回答日時:
まさに国語力だな。
観察者からみた音源の速度のうち、観察者と音源を結ぶ直線方向の成分
に着目すると、この成分が一定値で変化しないのは、観察者が点OとPを
結ぶ直線上にいる場合だけだ。
個々の観察者の位置における上記の成分を求めるのは結構面倒だが、
通常の理解力があるならば、その最大値および最小値は、
・音源が描く円を含む平面上に観察者がいて、
・観察者からその円に引いた接線上に音源があるとき
に与えられるというのが判る。
単純な一直線上のドップラー効果をきちんと理解してから手を付ける方が
いいんでないかい?それに加えて2物体の相対運動も扱えないといかん
けどな。
この回答への補足
>・音源が描く円を含む平面上に観察者がいて、
>・観察者からその円に引いた接線上に音源があるとき
つまり観測者が円上に居るときが最大の振動数が聞こえるって事ですか?何でそうなのか分かりません、観測者は音源の近くにいてちょうど観測者とすれ違うときに観測者に向かってくる音波を聞いたときが最大になるんじゃないですか?
No.3
- 回答日時:
ドップラー効果が十分に理解できていないように感じますが。
よく救急車のサイレンなどに例えられますが、近づいてくる時と遠ざかる時で、周波数が異なります。電車の中で踏切の警報音を聞く時も、同じ事が起きています。
救急車などの場合はほぼ直線運動ですが、問題文は音源を円運動に置き換えただけです。
観測者と音源の位置が最短距離となった時、波長は最も短く(周波数は最も高く)成りますが、その瞬間から観測者に音が届くまでの時間差が生じます。
「音源は観測者の周りを円運動している」などと誤読してはいけません。「観測者が頭上に棒を立てている」とは書かれて居ませんから。
観測者は、音が聞き取れる範囲なら何処まで動いても構いませんが、問題を熟読すれば、観測中は動いてはいけません。
f'=f/(1-v/V) において、(1-v/V)が0またはマイナスになったら何が起こるか想像してみましょう。
「可聴音域」と、音源の速度が音速を超えた場合の「衝撃波の発生」についても理解しておきましょう。
この回答への補足
v[s]が-vからvの範囲とありますが観測者が最大の振動数の音を聞くときは音の速度はvで観測者に向かってくるときだけなんじゃないんですか?音源と観測者の距離は関係ないんですよね、観測者に音源が向かってくるときの音波の振動数が最大になるんじゃないんですか?
補足日時:2015/01/12 15:28No.4
- 回答日時:
>観測者が円上に居るときが最大の振動数が聞こえる
音源が描く円周上にいなくても聞こえる。
>何でそうなのか分かりません
だから2物体の相対運動が判らないと無理。
>観測者は音源の近くにいてちょうど観測者とすれ違うときに
こんなあいまいな表現で何がいいたいのか?
この回答への補足
音源から出る速度の向きが観測者に向いている時が観測者が聞く振動数の最大になるときですよね?観測者と音源の間の距離は関係ないんですよね?
補足日時:2015/01/12 15:29No.5
- 回答日時:
>v[s]の範囲が-vからvになるというのも
>何故なのか分かりません
こういうのは幼ない頃からの感覚
のようなものなんで、教えるのは難しいんですよ。
特に文章主体のここでは。
対面で懇切丁寧に、図をこれでもかというくらい使って
教えてもらわないと、無理でしょうね。
No.10
- 回答日時:
分解の仕方が間違っている。
だから基礎的な数学力が・・・・音源と観察者を結ぶ直線方向と、
・それに垂直な方向
に分解するんだよ。
音源と観察者の距離は気にしなくていいのか?私ゃとっても
気になるのだが?
この回答への補足
音源が円運動をするんだから、速度の向きは円の接線方向ですよね、その速度の向きが観測者の方に向いてますよね、これを何で垂直な方向に分けるんですか?どういう事なのか宜しければ図で示してください
>音源と観察者の距離は気にしなくていいのか?
距離は振動数が大きくなるか小さくなるかに関係ないんじゃないんですか?速度の向きが関係あるんじゃないんですか?
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- その他(教育・科学・学問) 写真のように音源の速度が同じ場合は音源と観測者の距離が違っても観測者から聞こえる音は同じ振動数ですか 5 2022/06/12 21:57
- 物理学 ドップラー効果について 静止している波源から出た波(光速c)を遠ざかる観測者が観測した場合 「λは観 4 2022/05/06 15:42
- 物理学 等速直線運動する飛行機の真ん中から、条件が全く同じボールを、前と後ろに同時に同じ速度で投げたとすると 3 2023/06/06 11:49
- その他(自然科学) 風車音の測定 3 2023/04/28 07:12
- 物理学 閉じた宇宙と開いた宇宙で相対性理論。 3 2023/01/12 19:32
- 物理学 写真のような時、2つ質問したいことがあります。 ①電車内の観測者からは、糸を切られた物体は、左斜 め 8 2022/08/23 10:31
- 物理学 波動方程式のようなもの 1 2023/05/13 07:23
- 物理学 斜め方向のドップラー効果についてなのですが、 観測者から見る音源の相対速度?は、 写真の左側の作図の 3 2022/08/29 11:43
- YouTube 低速128kbpsで144pのユーチューブ見れました!なぜ最低300kbpsじゃないのに平気なのか? 1 2022/10/31 19:23
- クラシック 楽譜の読み方についての質問 10 2022/09/07 15:00
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
基本ベクトルと単位ベクトルの...
-
ベクトル関数の概略を図示せよ...
-
大学物理の問題について
-
空間以外のベクトル
-
重心と質量中心の違いについて
-
波数の意味と波数ベクトル
-
三相交流の仕組みが調べても理...
-
ブリュアンゾーンの物理的な意味
-
ヤコビアンが
-
物理の力や速度は何故ベクトル...
-
ミラー指数:面間隔dを求める式...
-
速度ベクトルの単位の書き方
-
電荷と電束、磁荷と磁束について
-
角速度のベクトルの方向は何故...
-
力のモーメントのつりあいで 鉛...
-
なぜ、エネルギーはスカラーで...
-
波数ベクトル
-
ベクトル量とスカラー量の判定方法
-
物理の、速度の問題です。
-
ベクトルの太文字書きについて...
おすすめ情報