15.
正弦波の音波を発することのできるスマートフォンのアプリがある。 このアプリを用い
て<実験1> <実験2> を行った。 ただし, 気柱の振動における開口端補正は無視できる
ものとする。
<実験1>
図1のように長さ43cmの両端の開いたガラス管を用意し、管の一端の付近にスマー
トフォンを置く。 アプリを起動し, 100Hzから2100Hzまで, 毎秒 10 Hz ずつ一定の割合
で振動数を上げていく設定にして, 200秒間音波を発した。
スマートフォン
ガラス管
43cm
図1
<実験1 > を行ってみると、何度か共鳴が起こることがわかった。 さらに調べてみる
と、最初に共鳴が起こってから2度目に共鳴が起こるまでの時間は40秒であった。
問1 音波を発し始めてから40秒たったときの振動数は何Hzか。 最も適当なものを
下の①~⑥のうちから1つ選べ。
① 101 ②104 ③140 4 400 ⑤420
500
問2 最初に共鳴が起こったときの音波の振動数は何Hzか。 最も適当なものを,下の
①~⑥のうちから1つ選べ。
100 ② 200 ③400 4.600
⑤ 800 6 1600
<実験 2 >
今度は、図2のようにガラス管の一端にふたをして、同様の実験を行った。 ただし,ふ
たを取りつけたことによる気柱の長さの変化は十分に小さく, 無視できるものとする。
スマートフォン
ガラス管
ふたをとりつける
図2
問3 このとき、 下の (a) と (b)の時間は<実験1>のときと比べてどうなるか。 最も適
当なものを,下の①~⑤のうちから1つずつ選べ。
(a) 音を発し始めてから最初に共鳴が起こるまでの時間
(b) 最初に共鳴が起こってから2度目に共鳴が起こるまでの時間
①1/2倍になる
② 半分になる
③ 変わらない
④ 2倍になる
⑤3 倍になる