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音の速度をどのように調査しますか?

さまざまな方法や重要な考慮事項を含む、音の速度を調査する方法の内訳は次のとおりです。

概念を理解する

* 波としての音: 音は機械的波として移動します。つまり、伝播するには媒体(空気、水、固体など)が必要です。音の速度は、その媒体の特性に依存します。

* 音の速度(v): これは、特定の時間内に音が移動する距離です。標準ユニットは毎秒1メートル(m/s)です。

音の速度を調査する方法

1。エコーメソッド(シンプル&クラシック)

* 原則: 音は(壁のように)表面から反射します。音が表面と背中に移動するのにかかる時間を測定することにより、速度を計算できます。

* 手順:

*大きな平らな表面(壁、建物)を見つけます。

*自分から表面までの距離(d)を測定します。

*手をたたくか、鋭い音を立てます。

*エコーが戻るのにどれくらい時間がかかるか(t)。

* 計算: v =2d / t(音は表面と背面に移動するので、距離を2倍にします)

2。共鳴チューブ法(より正確)

* 原則: 音波はチューブ内に共鳴し、特定の周波数で立っている波を作り出します。共鳴を生成するチューブの長さを測定することにより、音の速度を決定できます。

* 手順:

*長いチューブ(段階的なシリンダーなど)を使用します。

*チューブを水で満たし、水位を調整します。

*既知の周波数(f)のチューニングフォークを使用します。

*チューニングフォークを叩き、チューブの開いた端に保持します。

*大きな共鳴が聞こえるまで水位を調整します(音が増幅します)。

*共鳴時のチューブ内の空気柱の長さ(L)を測定します。

* 計算: v =2fl(空気柱の長さは、音波の4分の1波長に対応しています)

3。デジタルオシロスコープとマイク(高度)

* 原則: マイクを使用して音波とオシロスコープをキャプチャしてデジタルに表示します。これにより、音が既知の距離を移動するのにかかる時間を正確に測定できます。

* 手順:

*音源からマイクを既知の距離(d)にセットアップします。

*スピーカー、拍手、またはその他のソースを使用してシャープな音を生成します。

*マイクをデジタルオシロスコープに接続します。

*音波がソースからマイクに移動するのにかかる時間(t)を測定します。

* 計算: v =d / t

重要な考慮事項:

* 温度: 音の速度は温度とともに増加します。正確な結果を得るには、空気の温度を測定する必要があります。

* 湿度: 湿度が高いほど、音の速度がわずかに向上します。

* 空気圧: また、より高い圧力は音の速度をわずかに増加させます。

* 精度: エコー法は、一般に、共鳴チューブまたはデジタルオシロスコープ法よりも精度が低くなります。

例:

エコーメソッドを使用して測定するとしましょう。

*壁までの距離(d)=10メートル

*エコーが戻る時間(t)=0.058秒

式v =2d / tを使用:

* v =(2 * 10メートル) / 0.058秒

*V≈344.8m/s(室温での空気中の音速に近い)

これらの方法を使用して、音の速度に影響を与える要因を理解することにより、この重要な物理的特性を調査して決定できます。

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