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「直線上を秒速25.5mの等速度で進行中の音源が3

「直線上を秒速25.5mの等速度で進行中の音源が3秒間音を鳴らした。音を鳴らし始めたとき、その直線上前方510m地点に自動車があり、音源と同じ進行方向に、秒速8.5mの等速度で走っていた。この自動車の運転手が聞く音の長さはおよそいくらか。ただし、音速は秒速340mとする。」 という問題で、 解答は 3×(340-25.5)/(340-8.5)≒2.85(秒) とだけ書かれていました。 振動数の公式から、 f'=(340-8.5)/(340-25.5)×f というのはわかりますが、そこからどうして解答の式になったのかがわかりません。 教えて下さい。

  • eiwi
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  • yokkun831
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回答No.2

ドップラー効果の公式から逆算するのでなく,むしろ音の長さという考えからドップラー効果の公式にたどりついたと考えるべきだと思います。 音波が1秒あたり340m進むのに対して,音源が25.5m進むから,1秒あたりに音源を出る音波の長さは(340 - 25.5) m。したがって,3秒間で出る音波の長さは3×(340 - 25.5) m。この音波を実質(340 - 8.5)m/sの速さで受け取るから,観測者が聞きとる音の時間的長さは, 3×(340 - 25.5)/(340 - 8.5) sec. ドップラー効果の公式との整合は,音波の数をカウントすることで得られます。t = 3 sec.の間に音源を出る波の数は,f×t 個。これをf ' の振動数で聞きとる時間をt ' とすると,音源から出る波の数と観測される波の数は等しいから, f × t = f ' × t' ∴t' = t×f/f ' となり,与えられた結果と整合します。

eiwi
質問者

お礼

音波の長さを距離と思えば、よくわかりました!ありがとうございました!

その他の回答 (1)

回答No.1

振動数 f は 周期(時間)の逆数です。 なので、ドップラー効果の式、 1/T’=(340―8.5)/(340―25.5)*1/3 となります。 これより、T’ を求めると、解答になるでしょう。

eiwi
質問者

お礼

周期と振動数の関係がよくわかりました。ありがとうございました!

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