光と音の問題
音の速さを調べるために、校舎の平らな壁から m はなれた校庭の地点 P に立ち、壁に向かって木の板を 1 回打ち鳴らした。板の音が壁ではね返って地点 P にもどってくるまでの時間をはかったところ、打ち鳴らしてから 秒後に、はね返ってきた音が聞こえた。
音は壁の面に垂直な直線にそって、地点 P と壁のあいだをまっすぐに往復したものとする。この実験の結果から求められる、空気中を伝わる音の速さは何 m/s ですか。
この問題で使うもの
- 音の反射(こだま)の時間(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(3 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
はね返ってきた音が進んだ道のりは、地点 P から壁までの距離そのままではないことに注意しよう。
ヒント 2
音は P と壁のあいだを往復しているので、進んだ道のりは m になる。速さは(道のり)(時間)で求める。
ヒント 3
音が進んだ道のりは m である。これを で割ろう。
答えと解説
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解説を読む
はね返ってきた音は、地点 P から壁まで行き、壁ではね返って地点 P までもどってきている。そのため、音が進んだ道のりは、地点 P から壁までの距離の 2 倍である。
この道のりを 秒で進んだので、音の速さは
よって、音の速さは m/s である。
別解
音は地点 P と壁のあいだを往復するので、 秒間に進んだ距離は (m)。\n\n速さ 距離 時間 より、 (m/s)。\n\n確かめ: m で、往復の距離と一致する。