-40 -43 0.98~101 EN (開 r [解説] √=fR V 考察 B5⑤ 158 (1) 考察A: 3③ 考察 C⑧ (2) 4 (3) 3 注目する｡ 指針 初めて見る実験題材は,発生する現象を問題文から読み取るこ とが重要。 この問題は共鳴の問題であるから,定在波の腹節の位置に 1000≧ 73346 1000 (2) 観察・実験Ⅰ・Ⅱより,パイプ おんさ P1,P2 から発生する音波 の振動数はいずれも1000 Hz 以下 であるから、その波長は 0.34m 340 以上である。 したがって, P1, P2 入 270.34 (1) 考察 A: パイプおんさ P1, P2 を同時に鳴らせたとき, 1 パイプおんさ Pi. P2はU 秒間のうなりの回数は1回未満であったことは, 字型の加工部分が共通して P1, P2 の振動数の差が1Hz 未満であることを示いるため, 発注する音波の している。 よって ③ 振動数は一致している。 Pi 考察 B: パイプおんさ Pi の下端(開口部)を手でふさい で閉管にしたとき共鳴音が大きくなったことは, 下端(開口部) 付近が定在波の節の位置であること を示している。 よって, ⑤ 考察 C : パイプおんさP2 の下端(開口部) を手でふさい で閉管にしたとき,共鳴音が小さくなったことは、 下端(開口部) 付近が定在波の腹の位置であること を示している。よって, ⑧ 3 の長さの差16cmの間に一波長 4 2.30** 23cm 251 P1 P2 WALIT 158) センサー44 センサー 45 16 cm 開口端補正 が含まれている可能性はないので、 気柱内に生じる定在波は図のよう になる。 開口端補正を1.0cm 程 度と仮定しているので,発生する 音波の波長は -x3=16 入 = (16+1.0)×4=68[cm]=0.68〔m〕 7:16/1/u=faより P1 のおおよその振動数は, 340 21.3cm [f= +=500[Hz] ④ 0.68 70,21m (3) 下端(開口部)を手でふさいだときに音量が大きくなる位置 (3) 20.4は、定在波の節の位置である。その位置はパイプおんさ P1 をみたしていたより=波長(34 cm)程度長い位置である。よって,③ 39cm (音波変位で 表している) ^ 4 p が節だと ちゃんと共鳴して 音大きくなる 16cm+1g 1.7-4 0.0 0.8 23cml 134c 各8cm t = (C sirve (2)より 7=6 132

振動数 6 振動数 空気中より多くなる 158 実験結果を正しく理解して考察する パイプおんさは、金属パイプの一端を 削っておんさのような形状に加工したもの で,残っているパイプ (開管)が共鳴管の役 割をする。 短いパイプおんさを P1, 長い P パイプおんさをP2とし、 下記の観察・実 験I ~IVを実施した。 その方法と結果を表 1 に示す。 下記の問いに答えよ。 ただし, パイプおんさの大きさは右図の通りであり, 音速を340m/s とする。 UL I ●パイプおんさの大きさ 短いパイプおんさ P 25×25×230mm 長いパイプおんさ P2 25×25×390mm (2) パイ 観察・ 振動数 1 50 (3)短 るパ 定し ① 2 4

し、空 中の音 ように、 うな の回 観察・実験の方法 観察実験の結果 表1 パイプおんさの観察実験の記録 観察・実験 考察 パイプおんさP2 の音の パイプおんさP2 のパイプおんさP2の 高さを 発振器で発生さ 音の高さは,発振器 振動数は1000Hz 未 せた1000Hzの音と比較の音より低く聞こえ満である。 する｡ た。 Hea パイプおんさP1, P2 を 同時に鳴らせて うなり を観察する。 1秒間のうなりの回 数は1回未満であっ た。 II III IV パイプおんさP を鳴ら せて、パイプの下端(開 口部)を手でふさいで閉 管にする｡ パイプおんさ P2 を鳴ら せて、パイプの下端(開 口部)を手でふさいで閉 管にする。 P, の パイプおんさ 共鳴音は大きくなっ た。 の パイプおんさP2 共鳴音は小さくなっ た。 考察 A 考察 B 考察 C 9.8 (1) 観察・実験ⅡI~IVの結果に対する考察 A~Cに最も適する考察を,下記の①~⑧ から1つ選び、番号で答えよ。 [al HORNT FROLLT ① パイプおんさ P1, P2は長さが等しいので,振動数の比は1:1程度である。 ② パイプおんさP1, P2は長さが異なるので, 振動数の比は1:1.7程度である。 45 ③ パイプおんさP1, P2 の振動数の差は, 1Hz 未満である。 ④ パイプおんさ P1, P2 の振動数の差は, 1Hz 以上である。 ⑤ パイプおんさ P, の開口部付近は、定在波の節の位置である。 ⑥ パイプおんさ P, の開口部付近は、定在波の腹の位置である。 ⑦ パイプおんさ P2 の開口部付近は、定在波の節の位置である。 ⑧ パイプおんさ P2 の開口部付近は、定在波の腹の位置である。 (2) パイプおんさの開口端補正を1.0cm 程度と仮定し, パイプおんさ PI, P2 の長さと 観察・実験 I~Ⅳの結果から, P, のおおよその振動数を推定し,推定値に最も近い 振動数を下記の①~⑥から番号で選べ。 ① 50Hz ② 200 Hz ③300 Hz ④ 500 Hz ⑤ 800 Hz ⑥ 1300 Hz (3) 短いパイプおんさ P, と同様に下端(開口部)を手でふさいだときに音量が大きくな るパイプおんさを製作したい。 振動数は P1 と同じで, 開口端補正を1.0 cm 程度と仮 定してパイプおんさの長さを推定し、下記の①~⑤から最も適切な長さを選べ。 ① パイプおんさP よりも16cm程度長い。 パイプおんさP よりも 23 cm 程度長い。 ③ パイプおんさP よりも 34 cm 程度長い。 ④ パイプおんさP よりも 39 cm 程度長い。 ⑤ パイプおんさP よりも51cm 程度長い。 BROA-SH