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【引用】https://makoto-physics-school.com - 問題画像はタップして保存することも可能です。
【波動11】弦の振動
今回必要な事前知識
学校の授業はノートを書くのが大変で話に集中できない復習したいけど同じ授業をもう1回は聞けない本質の理解よりも点数を取ることを重視したい学校の授業はとても非効率的です。1回50分程度の授業を週2~4回しかやりません[…]
今回の問題
今回のポイント
弦の振動では、以下のことは最優先で覚えておきましょう。
- 弦だけで使える速さの式
- 波長は図から求める
- 基本公式 \(v=fλ\)
振動数の公式は覚える必要ありません。
波長を読みとる練習をして \(v=fλ\) に代入すれば、公式と同じ形の式を自分でつくれます。
暗記する量を減らして、基本事項を使いまわす練習をしましょう！
【波動12】気柱の振動
今回必要な事前知識
学校の授業はノートを書くのが大変で話に集中できない復習したいけど同じ授業をもう1回は聞けない本質の理解よりも点数を取ることを重視したい学校の授業はとても非効率的です。1回50分程度の授業を週2~4回しかやりません[…]
今回の問題
今回のポイント
気柱の振動では、図を自力で書けるかが最重要です。
作図をするときには、次のルールを守れているかチェックしましょう。
- 管の口の部分は腹
- 水面の部分は節
また腹の位置は、管の口から少しはみ出しています。
はみ出している長さを開口端補正値と呼びます。
問題文で「開口端補正は無視するものとする」と書かれていたら、管の口の位置と腹の位置はおなじと考えてください。
今回の問題では何も言わてれいないので、腹の位置は少しはみ出しているものとして解きました。
キレイに半波長の部分を利用することで、開口端補正値に影響されず波長を求めることができます。
定番問題なので、必ず解き方をマスターしておきましょう。
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【波動13】基本形ドップラー効果
今回必要な事前知識
学校の授業はノートを書くのが大変で話に集中できない復習したいけど同じ授業をもう1回は聞けない本質の理解よりも点数を取ることを重視したい学校の授業はとても非効率的です。1回50分程度の授業を週2~4回しかやりません[…]
今回の問題
今回のポイント
ドップラー効果で、作図を利用して振動数を求める手順を紹介します。
- 音速の矢印を書く
- 音源と観測者の速度の矢印を書く
- \(f’=\frac{観測者}{音源}×f\)に代入する
③の右辺は「観音(かんのん)かける出してる音の振動数」と覚えておくのがおすすめです。
波長を求めなければならないときでも、振動数を求めてから\(v=fλ\)を利用すれば、簡単に求めることができます。
余裕がある場合は、波長を求める練習もしてみましょう！
【波動14】風があるときのドップラー効果
今回必要な事前知識
学校の授業はノートを書くのが大変で話に集中できない復習したいけど同じ授業をもう1回は聞けない本質の理解よりも点数を取ることを重視したい学校の授業はとても非効率的です。1回50分程度の授業を週2~4回しかやりません[…]
今回の問題
今回のポイント
風が吹くドップラー効果では、音速を調整してあげればOKです。
- 追い風のときは、音速アップ
- 向かい風のときは、音速ダウン
音は空気の粒が振動を伝えています。
その空気の粒全体が風のせいで動いてしまっているので、振動の伝わり方が変わってしまうという事です。
ちなみに音源や観測者の速度については、基本的には風が吹いても影響を受けないとします。
今回の問題では、作図を利用して振動数を求める方法ではなく、ドップラー効果の仕組みに重点を置いて解説しました。
公式や解法だけでなく、そもそも何が起こっているのかも理解しておきましょう！
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【波動15】壁があるときのドップラー効果
今回必要な事前知識
学校の授業はノートを書くのが大変で話に集中できない復習したいけど同じ授業をもう1回は聞けない本質の理解よりも点数を取ることを重視したい学校の授業はとても非効率的です。1回50分程度の授業を週2~4回しかやりません[…]
今回の問題
今回のポイント
壁があるドップラー効果では、反射音の振動数を求めるための2ステップを押さえておきましょう。
- 壁を観測者とみなして、壁に届く音の振動数を求める
- 壁を音源とみなして、実際の観測者が聞く音の振動数を求める
②のステップで振動数を代入するときに、元の音源の振動数を代入しないように注意が必要です。
①のステップで求めた振動数の音を壁がはね返すので、①の振動数を代入しましょう。
2ステップに分けるだけで、新しい解法や公式を覚える必要がなくなります。
「壁に届く音」「壁がはね返して観測者に届く音」の順で求める練習をしてみましょう！
【波動16】うなりの回数とドップラー効果
今回必要な事前知識
学校の授業はノートを書くのが大変で話に集中できない復習したいけど同じ授業をもう1回は聞けない本質の理解よりも点数を取ることを重視したい学校の授業はとても非効率的です。1回50分程度の授業を週2~4回しかやりません[…]
今回の問題
今回のポイント
うなりとは、振動数の違う2つの音を同時に聞いたときに、「ウワン、ウワン」と音大きくなったり小さくなったりを繰り返す現象です。
1秒間でのうなりの回数はとても簡単に求めることができます。
\(\Large{f_大-f_小}\)
で求められる。
教科書では絶対値がついていますが、「回数」なのでマイナスにならないように絶対値がついているだけです。
(振動数が大きい方)ー(振動数が小さい方)で計算すれば、絶対値をつける必要はありません。
基本的には1秒分を聞かれること多いですが、2秒や3秒のように時間を変更してくるかもしれません。
公式だけでなく、1秒分でのうなりの回数というのも覚えておきましょう！
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【波動17】見かけの深さ
今回必要な事前知識
学校の授業はノートを書くのが大変で話に集中できない復習したいけど同じ授業をもう1回は聞けない本質の理解よりも点数を取ることを重視したい学校の授業はとても非効率的です。1回50分程度の授業を週2~4回しかやりません[…]
今回の問題
今回のポイント
問題では「真上から見ると」と書かれていますが、少し斜めから見ている状況で考えましょう。
あとで角度を小さくすることで、真上から見ているという状況が完成します。
角度を小さくしたときに、\(\tan θ\) と \(\sin θ\) がほぼ等しいという近似が登場します。
ヤングの実験装置問題でも使う近似なので、今回の問題を通して覚えておきましょう。
【波動18】全反射と円板の半径
今回必要な事前知識
学校の授業はノートを書くのが大変で話に集中できない復習したいけど同じ授業をもう1回は聞けない本質の理解よりも点数を取ることを重視したい学校の授業はとても非効率的です。1回50分程度の授業を週2~4回しかやりません[…]
今回の問題
今回のポイント
屈折角が90°になるときの入射角のことを臨界角と呼びます。
屈折角が90°になるところまで円板で覆ってあげれば、それ以外の部分では全反射するので海面上に光が届きません。
よくある定番の問題なので、どのような状況について考えるのかを覚えておきましょう。
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【波動19】凸レンズの作図
今回必要な事前知識
学校の授業はノートを書くのが大変で話に集中できない復習したいけど同じ授業をもう1回は聞けない本質の理解よりも点数を取ることを重視したい学校の授業はとても非効率的です。1回50分程度の授業を週2~4回しかやりません[…]
今回の問題
今回のポイント
以下の3つが凸レンズの作図手順です。
- 光軸に平行に進んだ光は、後方の焦点を通るように進む
- レンズの中心を通る光は、直進する
- 前方の焦点を通る光は、光軸と平行に進む
特に指定がない限りは、①②が書ければ像の作図は可能です。
光の正しい道筋を選ぶ問題では、③の進み方も大切になるので、作図方法は覚えておきましょう。
【波動20】光の干渉（ヤングの実験装置）
今回必要な事前知識
学校の授業はノートを書くのが大変で話に集中できない復習したいけど同じ授業をもう1回は聞けない本質の理解よりも点数を取ることを重視したい学校の授業はとても非効率的です。1回50分程度の授業を週2~4回しかやりません[…]
今回の問題
今回のポイント
光の干渉問題の手順は以下の通りです。
- 経路差（または光路差）を求める
- 条件式を作る
- 質問に合わせて計算する
ヤングの実験装置での経路差が \(\displaystyle d\frac{x}{l}\) というのは、求め方も含めて覚えておきましょう。
光が屈折率 \(n\) の媒質に入ると、波長が \(\frac{1}{n}\) 倍に縮んでしまいます。
条件式の \(λ\) が \(\frac{λ}{n}\) に変更されるので注意が必要です。