toki123

この波動の問題が分からないので教えてください

回答 1件

ベストアンサー

sHlcNRe46

ドップラー効果の公式 f=V−voV−vsf0f=\dfrac{V-v_o}{V-v_s}f_0 、うなりの回数の公式 N=∣f1−f2∣N=|f_1-f_2| が理解できればこの問題は解けるので、そこから分からなければ教科書に戻って復習しましょう。


(ⅰ)(ⅰ)

直接音の周波数 f1f_1 および反射音の周波数 f2f_2 は、

f1=V−110VVf0=910f0(7)f2=V+110VVf0=1110f0(8)f_1=\dfrac{V-\frac{1}{10}V}{V} f_0 = \dfrac{9}{10}f_0 \quad (7) \\f_2=\dfrac{V+\frac{1}{10}V}{V} f_0 = \dfrac{11}{10}f_0 \quad (8)

このときのうなりの回数は、1110f0−910f0=15f0(9)\dfrac{11}{10}f_0 - \dfrac{9}{10}f_0 = \dfrac{1}{5}f_0 \quad (9)


(ⅱ)(ⅱ)

反射板が聞く音の周波数を f3′f_3' とすると

f3′=V−15VVf0=45f0f_3'=\dfrac{V-\frac{1}{5}V}{V} f_0=\dfrac{4}{5}f_0

であり、観測者が聞く反射音の周波数 f3f_3 は、反射板が周波数 f3′f_3' の音を発する音源ととらえて、

f3=VV+15Vf3′=23f0(10)f_3=\dfrac{V}{V+\frac{1}{5}V} f_3'=\dfrac{2}{3}f_0 \quad (10)

このときのうなりの回数は、910f0−23f0=730f0(11)\dfrac{9}{10}f_0 - \dfrac{2}{3}f_0 = \dfrac{7}{30}f_0 \quad (11)


(ⅲ)(ⅲ)

観測者の速さを kVkV とすると、直接音と反射音の周波数 f4,f5f_4,f_5 はそれぞれ

f3=V+kVVf0=(1+k)f0f4=V−kVVf0=(1−k)f0f_3=\dfrac{V+kV}{V} f_0 =(1+k)f_0\\f_4=\dfrac{V-kV}{V} f_0 =(1-k)f_0

このときのうなりの回数は、(1+k)f0−(1−k)f0=2kf0(1+k)f_0-(1-k)f_0=2kf_0 となり、これが 120f0\dfrac{1}{20}f_0 となるから、k=140(12)k=\dfrac{1}{40} \quad (12)

補足

(ⅱ)(ⅱ) に誤りがあります。正しくは、

f3=V+110VV+15Vf3′=1112f0(10)1112f0−910f0=160f0(11)\begin{aligned}& f_3=\dfrac{V+\frac{1}{10}V}{V+\frac{1}{5}V}f_3' = \dfrac{11}{12}f_0 \quad (10) \\& \dfrac{11}{12}f_0 - \dfrac{9}{10}f_0 = \dfrac{1}{60}f_0 \quad (11)\end{aligned}

となります。

また、(ⅲ)(ⅲ) での f3,f4f_3,f_4 も f4,f5f_4,f_5 の誤りです。

  • toki123

    (10)の式の分子はなぜV+10ではなくVなんですか?

  • sHlcNRe46

    あ、本当ですね。間違えていました。失礼しました。

    正しくは元の回答に補足してあります。

  • toki123
    お礼

    ありがとうございます

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