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音などで起こる「うなり」という現象を考える。

図1(a)と(b)は、わずかに異なる二つの振動数 \(f_1\) と \(f_2\) の波( \(f_1 > f_2\) )の、ある位置での時間と変位の関係を示している。図1(c)は二つの波を一つの図の中に描いたものである。

図 1

 

(問1)これら二つの波の合成波の、図1と同じ位置での時間と変位の関係を表すグラフは図2の(ア)~(エ)のうちどれか。また、うなりの周期はそのグラフ中に示された時間間隔AとBのどちらか。グラフと時間間隔を示す記号の組合せとして最も適当なものを、下の①~⑧のうちから一つ選べ。ただし、図2のグラフの目盛りは、図1のグラフの目盛りと等しいものとする。

図 2
グラフ (ア) (ア) (イ) (イ) (ウ) (ウ) (エ) (エ)
時間間隔 A B A B A B A B

 

 

(問2)うなりの周期 \(T\) を表す式として正しいものを、次の①~⑨のうちから一つ選べ。

① \(f_1 - f_2\)  ② \(\large\frac{1}{f_1 - f_2}\)  ③ \(\large\frac{1}{f_2} - \large\frac{1}{f_1}\)

④ \(f_1 + f_2\)  ⑤ \(\large\frac{1}{f_1 + f_2}\)  ⑥ \(\large\frac{1}{f_2} + \large\frac{1}{f_1}\)

⑦ \(\large\frac{f_1 + f_2}{2}\)  ⑧ \(\large\frac{2}{f_1 + f_2}\)  ⑨ \(\large\frac{1}{2}(\large\frac{1}{f_2} + \large\frac{1}{f_1})\) 

#センター18本試物理基礎

(問1)
合成波というものはそれぞれの高さを単純に足したものです。

振動数 \(f_1\) と \(f_2\) の波の合成波は左図のオレンジ色の点をつないだ曲線になります。

つまり図2の (エ) です。

周期というのは繰り返し運動の1回分の時間のことであるから A です。(Bは2回繰り返しが起こっている)

答えはです。

 

 

(問2)うなりの振動数は \( f_1 - f_2 \) であり、周期というものは振動数の逆数なので

  \( T \) = \(\large\frac{1}{f_1 - f_2}\)

です。

答えはです。