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「物理、波、ドップラー効果」 ドップラー効果についての質問です。 なぜ波長λが...

thi********さん

2019/6/1118:36:22

「物理、波、ドップラー効果」
ドップラー効果についての質問です。
なぜ波長λが縮むのか、わかりません。

添付した画像の[イ]の図では、①の地点から発せられた波長の長さは等しいです。

しかし[ロ]の図で、進行方向の①〜②の間の波長は縮むという説明を読むのですが、なぜ縮むのかが全然わかりません。

縮むということは①の波がなんらかの影響を受けていると思うのですが、、
①の波長が②の波長に押されて縮むのでしょうか?(しかしそうであるなら①が②に押し出されて①がもっと先に進んでしまうだけという気がするのですが、、)

というかすでに①の音波は発生していて、機嫌よく一定の波長と振動数で揺れてたのに、後から何かの影響を受けて波長が変わるということの意味がよくわかりません。
いったい何に影響されて波長が変わったのでしょう??
(例えば水面の波だと、後から来た波に押されて波長が縮むというのはわかります。
では音波の場合は空気が縮むということなのでしょうか、、ということは、後から発せられた②の空気の振動が、①の空気を押して①〜②が縮むということなのでしょうか、、?
しかしそうすると①より②の方が押す力が強いということなのでしょうか、、?
音が発生した直後の方が力が強いとか、、そういうことでしょうか、、?)
混乱していてすいません、、

波長,音波,ドップラー効果,振動,空気,周波数,電波

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ken********さん

2019/6/1119:09:49

thi********さん

冒頭から間違っています。

「添付した画像の[イ]の図では、
①の地点から発せられた波長の長さは等しいです。 」

等しくありません。
①の波面を発して、そこまで広がる間にも、
音源の車は右に動いていますから、
車は、①の円形の波面の中心よりも右に来ています。
前方に発せられた音の波長は、最初から縮んでいます。
後方に発せられた音の波長は、最初から伸びています。

一定の波長で機嫌よく発せられた音が、
後から来る波によって、波長を変えられるのではなく、
音源が動きながら音を発しているために、
前方に発せられる波は、最初から波長が縮められます。

音の先頭は、
音源が動いていようが止まっていようが、
音速V でしか進まないのに、
音源が追いかけてくると、
後続の波が迫ってくるので、
どうしても間隔が狭くなります。

  • 質問者

    thi********さん

    2019/6/1120:01:11

    ご回答ありがとうございます。

    「前方に発せられた音の波長は、最初から縮んでいます」
    「後続の波が迫ってくるので、どうしても間隔が狭くなります」
    この部分がやはり上手く理解できません。
    後続の波が迫ることが、前方の波にどう影響を与えているのかが上手く理解できません。

    例えば「動いてる車が一度だけ音を発する」場合(添付画像の左図)でも、前方に発せられた音の波長は縮み、後方の波長は伸びるのでしょうか?

    もし伸び縮みするなら、なにが影響しているのでしょう?

    そしてそれは「車が動かずに音を一回発する」場合(添付画像の右図)と何が違うのでしょう?

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質問した人からのコメント

2019/6/12 19:21:28

回答していただいたお二方、混乱した質問ですいませんでした。
丁寧に説明していただき感謝しています。
ありがとうございました。
音波って難しいですね、、。

ベストアンサー以外の回答

1〜1件/1件中

jr6********さん

2019/6/1120:40:57

図は、たぶん正解だと思う。

っていう事は、理解しているみたいに思えるのですが....(勘違い???)

提示された図の解説:

車は「→」方向へ進行中です。
「イ」は、車から音波(又は電波)を発した瞬間。
音波(電波)を発し続けながら、車は「→」方向へ進行し「ロ」となる。この時、音波(電波)は、音波(電波)の進行方向「→」と車の「→」により、波長が短くなります。真後ろだと長くなります。

極端な例えとして、もし車の速度が音波(電波)と同じ速度だとしたら、「イ」で発した音波(電波)と車の進む方向「→」の音波の波長は常に0m(無限大の周波数)になる理屈になります。むろん車の速度は音波(電波)の進行速度とり遅く、音波の速度(電波)が速いなので、無限大に縮む事はありません、でも、少なからず、進行方向が同じなら、発した波長より短くなると云う事です。

最も、分かり易いと思われる「事例」として、

車に乗っていて、前方から救急車のサイレンが聞こえてきました、サイレント音は、車が進むにつれ、周波数が少しだけ徐々に高くなり、救急車とすれ違う瞬間に一番高い周波数のサイレン音として聞こえて、すれ違った次の瞬間より、徐々に低い周波数のサイレン音へと変化していきます。 音の大きさのレベルではなく、サイレン音の周波数に意識を集中して、聞くと、近づく時は徐々に周波数が高くなり、すれ違う瞬間に一番高くなり、それを境に遠ざかるにつれて、だんだん周波数が低くなります。これを「トップラ効果」と云います。

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