Question

logout

この問題の解説をお願いしたいです。よろしくお願いします🙇🏼‍♀️

207.水面波のドップラー効果● 水深が一定な
水槽中の静かな水面に,細い針金の先端につけた小
球Pを触れさせ,水面波を発生させる。この水面波
は一定の速さ V[m/s] で, 円形に広がっていく。
-40
小球は一定の速度で水面上を移動できるようになっ
-20
40 x[cm)
ている。
図は,小球Pを毎秒5.0回水面に触れさせながら
x軸の正の向きに速さ v[m/s] で移動させたとき, 発生した水面波をある時刻に観測し
たものである。図の実線は水面波の山の位置を表している。
(1) 水面波の伝わる速さ V[m/s] を求めよ。
(3)図のQの位置で観測される水面波の振動数子[Hz] を求めよ。
(2) 小球Pの移動の速さ»[m/s] を求めよ。
L

物理 物理基礎 ドップラー効果 波

Answer 1

たこ焼き

(1)(2)
一番外側の円(ピンクの円)の中心はx=0の所である。ということは、一番外側の円(ピンクの円)はPがx=0の所にいる時に出された円(波)である。x=0の時に出された波はだんだん半径を大きくしていって、Pが20cmの所まで進んだ時には、ピンクの円の大きさ(半径40cm)まで大きくなったということである。
Pは1/5.0=0.20秒ごとに1回波を生じさせて20cm進んでいる。すなわち、x=0から0.20秒進んだ時に、一回波を生じさせ、この波はPが20cmの所まで進んだ時には、青の円の大きになったということである。また、x=0から0.40秒進んだ時にも、一回波を生じさせているはずである。
Pが20cmの所まで進むのに、図より、10回(0.20×10秒)波を生じさせているので、Pは20cm進むのに、2.0秒かかることがわかる。
ということは、x=0の時に出された波はだんだん半径を大きくしていって、Pが20cmの所まで進んだ時(2.0秒間)には、ピンクの円の大きさ(半径40cm)まで大きくなったということである。
なので、波の伝わる速さは40÷2.0で20cm/sである。
また、Pの速さは、Pは20cm進むのに、2.0秒かかるので20÷2.0で10cm/sである。

(3)Pより、左側には60cmの間に10個の波があるから、Qでの波長は、60/10=6.0[cm]
　波の伝わる速さは(1)より、20cm/sであるから、周波数=速さ÷波長=20÷6.0=約6.7[Hz]

分からなければ、質問してください