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 $119$ 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 $0.7$ 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。

海の上に止まっている船が、船の底にある装置から真下に向けて短い音（超音波）を出し、はね返ってきた音を同じ装置で受け取って、海中のようすを調べた。

音を出したところ、真下にいる魚の群れではね返った音が、音を出してから $0.3$ 秒後に装置にもどってきた。また、真下の平らな海底ではね返った音が、音を出してから $0.8$ 秒後に装置にもどってきた。

海水中を音が伝わる速さを $1500$ m/s とするとき、魚の群れと海底のあいだの距離は何 m ですか。ただし、音は装置から真下へまっすぐ進み、はね返って真上へまっすぐもどるものとし、魚の群れは動かず、大きさは考えないものとする。

平らな地面の上に、たがいに平行な 2 つの大きなかべ A と B が向かい合って立っている。太郎さんは、かべ A とかべ B の間で、2 つのかべに垂直な一直線上の点 P に立ち、手を 1 回たたいた。

すると、手をたたいてから 0.4 秒後に、かべ A ではね返ってきた音が聞こえ、手をたたいてから 1.0 秒後に、かべ B ではね返ってきた音が聞こえた。

音の速さを 340 m/s とするとき、かべ A とかべ B の間の距離は何 m ですか。ただし、音はかべで 1 回だけはね返って太郎さんに届いたものとし、太郎さんは動かないものとする。

平らな地面の上に、地面に垂直に切り立った大きな壁がある。壁に垂直な一直線上に、A さんと B さんが立っている。B さんは A さんと壁のあいだにいて、A さんと B さんの距離は $68$ m である。

A さんが短く大きな音を 1 回出したところ、B さんには、A さんから直接届いた音が聞こえ、その $0.6$ 秒後に、壁ではね返ってきた音が聞こえた。音の速さを $340$ m/s とするとき、A さんから壁までの距離は何 m ですか。ただし、音は A さん、B さん、壁を結ぶ直線にそって進み、壁に垂直に当たってはね返るものとし、A さんと B さんは動かないものとする。

水平な床の上に、床に垂直な平らなかべ P とかべ Q が、$200$ cm はなれてたがいに平行に向かい合って立っている。かべ P には、横の幅が $40$ cm の長方形の平面鏡が、鏡の面がかべ P の面と重なるように取り付けてある。鏡の縦の長さは十分に長く、かべ Q の横の幅は十分に広い。

太郎さんは、2 つのかべのあいだに立ち、鏡を見た。太郎さんの目の位置を点 E とすると、点 E は、鏡の横の幅の中央を通ってかべに垂直な直線の上にあり、かべ P から $50$ cm はなれている。

真上から見た水平な面の中だけで考えるとき、太郎さんが目の位置を動かさずに、鏡に映ったかべ Q を見ることができる範囲の横の幅は何 cm ですか。ただし、太郎さんのからだが光をさえぎることは考えないものとし、目の大きさは無視する。