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物理 高校生

(1)の2つ目のニアイコールの前後でどういう計算をしているのか教えてください

定の速さで直線上を運動している振動数f の音源が, 点0 を通過する瞬間から短い時間 ⊿t の間,音を発する。 0 から見て音源の運動方向と 角をなす方向へ、距離だけ隔たった固定点P でこの音を聞く。ここで, 音源の速さは音速Ⅴ より遅いとし,また,音源が音を出しながら進行 vat する距離 4tは, rに比べてずっと小さいとする。 以下の問いに答えよ。 音源が音を出し終わる点,すなわち, 点0 から だけ隔たった点 解答 (1) △OPO' について余弦定理を用いると r² = √r² + (v4t) ² - 2r (v4t) cos 0 = r (2) =r₁ r√/1-2( v4t)cos 0 =r{1- (v4t) cos 0} = r それぞれ 174 + 1/14 だから 9 V '0′と点Pとの距離は、近似的にr-v4t cos0 と表されることを示せ。 点Pで聞こえる音の継続時間 ⊿t' を⊿t, V, 0, 0 で表せ。 (2) の結果を用いて, 点Pで聞こえる音の振動数f' をf,V,v,0で 表せ。 8=60°の方向にある遠方の点P, で振動数 1020 Hzの音が聞こえ、 8=180° の方向にある点P2で振動数 935 Hzの音が聞こえた。 音速 V を340m/s として, 音源の運動する速さと音源の振動数fとを求めよ。 (電通大) 0 2 1+ (v4t) ² - 2 ( v4t) cos 0 r COS =r-vat・cos o Dt: Ba r At' ' = (st + 7) - — = st - ² = 7² = 4t O' |別解 r≫udt の条件では線分 OP と O'P は平行とみなすことができる。 したがって, O' から OP に下した垂線の足をHとすると,HP≒O'P ∴. OP-O'P≒OH = v4t・cos 0 (2) 時刻 t = 0 に音を出し始めたとすると, 音が聞こえ始める時刻, 終わる時刻は, 1,P j' O'P≒OP-OH=r-vat.cose At-v4t cos 0 V-vcos At

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物理 高校生

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受験番号| 第 番 物理 301 その3 第3問 図のように、音源が一定の振動数。の音を出しながら半径,速 さゅで反時計回りに等速円運動をしている。任意の時刻はにおける音源の 位置をPとし、円の中心0から2r離れた位置Qで音を観測すると、観測 者は音の振動数の変化を観測した。これは点Pでの音源の連度下のPQ方 向の成分(QからPの向きを正とする)が時間変化するからである。時 刻=0のとき、観測者に最も近い位置Rを音源が通過したとする。音速 をVとし、かはVに比べて十分に小さいものとして、以下の問いに答えよ。 [1] を次の手順で求めよ。 間1 間1 ZPOQ を,もまを用いて表せ。 間2 PQ間の距離を求めよ。余弦定理を用いてよい。 B- 間2 間3 2OPQ を目としたとき、sin 0 を求めよ。 正弦定理を用いてよい。 余弦定理:=が+- 2e cosA 間4 を求めよ。 正弦定理: sin A sin B sin C 答 間3 (武と説明) 間4 [2] 時刻で点Pから出る音を点Qで観測すると,振動数は「であった。音源 問5 が時刻= 0から1回転する間におおいて、以下の問いに答えよ。 間5 /をV.J。 を用いて表せ。 間6 観酬される最小の振動数」とその音が出る時制もを求めよ。また。観 測される最大の振動数」とその音が出る時刻」を求めよ。 間7 音の出る時刻制!を横軸に、その音の観測される振動数」を縦軸とするグ ラフとして、最も適切なものをD~のから選べ。 答 間6 (式と説明) 間7 小計 点

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