R３年度第２回高認物理基礎大問４解説

大問４

問１【正弦波の振動数と速さ】

　図のように、質量の無視できるばねの一端を壁に固定し、他端Oを手で持ち水平に張った。
端Oを周期２sで、上下に往復させて正弦波を発生させると、波長0.6mの波が壁に向かって進んだ。
この波の振動数と速さを求めよ。

・振動数は$\dfrac{1}{2} = 0.5$（Hz）、速さは$0.5 \times 0.6 = 0.3$（m/s）

問２【５秒後の波形】

　図は、速さ0.4m/s、周期２sで$x$軸の正の向きに進む連続した正弦波の時刻$t = 0$sのときの波形である。
時刻$t = 5$sのときの波形として正しいものはどれか。

・$0.4 \times 5 = 2$m進むので、次の図である。

問３【波の速さ、波長、振動数】

　図のように、底から５cmまで水を入れた長さ15cmのガラス管の口に息を吹きかけると、「ラ」の音（880Hz）が鳴った。このときの音速は何m/sか。
ただし、発生する音波は基本振動とし、ガラス管の開口の位置は定常波（定在波）の腹とする。

・波長$\lambda = (0.15 - 0.05) \times 4 = 0.1 \times 4 = 0.4$（m）
速さは$0.4 \times 880 = 352$（m/s）

問４【音波】

・リコーダーとピアノでは、同じ高さの音であっても聞こえ方が違う。
これは、音波の波形が違うからである。（正しい。○）
・ギターなどの弦楽器の弦をはじくと音が出る。
これは、弦を伝わる波が弦の両端で反射を繰り返し、弦に定常波（定在波）が生じるからである。（正しい。○）
・同じ高さであっても、強くたたくと高い音が鳴り、弱くたたくと低い音が鳴る。
これはたたく力の大きさによって、音波の振幅が変化するからである。（よって、間違っている。×）
・振動数がわずかに異なる２つの音さを同時にたたくと、音の大小が周期的に繰り返されて聞こえるようになる。
これは、音波の重ね合わせによるものである。（正しい。○）

・令和３年度第２回高認物理基礎過去問解説に戻る。