物理が苦手な文子
気柱共鳴の問題ね。開口端補正は考えなくていいみたいだから、少し気が楽だわ。
物理が得意な秀樹
開口端補正があっても、そんなに難しくはないんだけど、気が楽なのはいいことだね。さて、この管は左側が閉じている「閉管」だけど、共鳴しているときの波形が描けるかな?
物理が苦手な文子
最初の共鳴は基本振動よね。
物理が得意な秀樹
そうだね。
物理が苦手な文子
閉じている左側は節になって、開いている右側が腹になるように図を描けばいいのよね。
物理が得意な秀樹
その通り!このときの波長は分かるかな?
物理が苦手な文子
管の長さが分かればいいんだけど、問題には書いてないわね。
物理が得意な秀樹
そうだね。とりあえず管の長さを
としておこうか。

物理が苦手な文子
今描いた波形は、こう波を描いたときの、
物理が苦手な文子
この水色の部分
物理が苦手な文子
なので、管の長さが
だとすると、

物理が苦手な文子
波長
は、

物理が苦手な文子
となるわね。
物理が得意な秀樹
いいね。同じように、次に共鳴したときの波長
も求めてみようか。

物理が苦手な文子
まずは図を描くわね。次に共鳴するのは3倍振動のときね。図はこんな感じね。
物理が苦手な文子
管の長さを
とすると、

物理が苦手な文子
今度は基本振動の3倍分になるので、
物理が苦手な文子
こんな図になって、このこの部分がLにあたるので、
物理が苦手な文子
波長
は、

物理が得意な秀樹
すばらしい!それでは、今求めたいのは2回目に共鳴したときの振動数
なんだけど、どうやって求めようか。

物理が苦手な文子
波の問題だから、とりあえずこの式を使うわね。
物理が苦手な文子
空気中を伝わる音の速さ
は同じなので、

物理が苦手な文子
同様に
物理が苦手な文子
この2本の式から
を消去すると、

物理が得意な秀樹
正解!答えは④だね。次は問2だ。
物理が得意な秀樹
暖かくなると、何が変わるかな?
物理が苦手な文子
管の長さは変わらないから、共鳴するときの波長は変わらないわよね。
物理が得意な秀樹
その通り。共鳴するときの波長は管の長さで決まってるんだね。
物理が苦手な文子
じゃあ、変わるのは音の速さね。確か音速は暖かいほど速くなるんじゃなかったっけ。
物理が得意な秀樹
そうだね。空気中の音速は気温
で決まるんだよね。

物理が苦手な文子
ということは、暖かいと
が大きくなって、
は変わらないから、
なので
も大きくなるっていうことね。空欄は[ア]も[イ]も「増加」が入るのね。




物理が得意な秀樹
その通り!最後の空欄[ウ]は何が入るかな?
物理が苦手な文子
どっちの管も共鳴していて、うなりが4回ということは、振動数が4だけ違うということよね。
物理が得意な秀樹
スピーカーaは340Hzで共鳴しているから、
物理が苦手な文子
スピーカーbから出ている音の振動数はaよりも大きいんだから、344Hzね。
物理が得意な秀樹
正解!答えは⑧だね。