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救急車のサイレンの音が、近づくか遠ざかるかで、違って聞こえるのは、 ドップラ...

war********さん

2009/1/403:50:05

救急車のサイレンの音が、近づくか遠ざかるかで、違って聞こえるのは、
ドップラー効果だと説明されているけれども、
本当にそうなんでしょうか?

素人ですが、聞いて確認できるほどのドップラー効果を起こすのには、
救急車程度のスピードでは足りない気がいたします。

お詳しい方、よろしくお願いいたします。

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ベストアンサーに選ばれた回答

dsp********さん

編集あり2009/1/404:30:57

本当にそうです。計算してみましょう。

ドップラー効果の式は,
f’=f×(v-vo)/(v-vs)
(f:音源の周波数、f’:聞こえる周波数、v:音速:vo:観測位置の速度、vs:音源の速度)
ですね。

音源の周波数を440Hzのラの音とします。音速は340m/s、観測位置速度は0とします。
救急車が時速70km(秒速19.4m/s)で近づいてくるときに聞こえる周波数は、前式により
466.6Hzとなりますが、これはほぼラ#の周波数(466.2Hz)です。

救急車が目の前を通り過ぎ、時速70kmで遠ざかるときは、同様に426.2Hzとなります。これは、ラb(フラット)の周波数(415.3Hz)に近いです。

このように、時速70km程度でも、±半音程度音程が変わるぐらいの効果があります。半音だと十分確認できますよね
(実際には440Hzではなくもっと高い音と思いますが、救急車の速度がおなじであれば、音程の変化率は同じなので、時速70kmで半音程度というのは変わりません)

質問した人からのコメント

2009/1/11 21:32:29

降参 わかりました。みなさまありがとうございます。

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roa********さん

編集あり2009/1/404:22:58

こんばんは。
すみません、あまり詳しい専門家ではないのですが……。

一応、サイレンの音の高さが変わって聞こえるのはドップラー効果で大丈夫ですよ。

真上から見た救急車のサイレンから、一定の間隔で音の輪が出ている様子を想像するとわかりやすいでしょうか。
輪が広がる速度は一定で、救急車より速い。しかし音を出しているサイレンが移動しているので、救急車の前方は間隔が狭く、後方では間隔が広くなります。
この輪がすなわち空気の振動の波の模式図。これが詰まっているか伸びているかによって音の高さが変わります。

ドップラー効果についてはこちら。Wikipediaです。↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%89%E3%83%83%E3%83%97%E3%83%A9%E...

特に、元々人間の耳に聞き取りやすい高さに設定してある救急車のサイレンだと、その音の高さの差がわかりやすくなっているのでしょう。

音は、一瞬で届くようですが、案外と遅いものです。具体的には約340m/s(=1225km/h)。
自動車などに比べれば遥かに速いですが、雷を思い出してください。遠くの雷は、空が光ってから音が聞こえるまで少し間がありますよね。それが光速と音速の差。人間の感覚でも十分に捉えられるスピードなのです。
それがあまり実感できないのは、日常の音は近い距離にしか届かない大きさのものがほとんどだから。雷の音は遥か遠くまで届く大音響だからこそ、それが届くまでの時間差が実感できるのです。

そのように、音が、感覚でも捉えられる速度を持った空気の振動である、と認識すれば、ドップラー効果のような現象が実感できる事にもご納得いただけるでしょうか……?

ryo********さん

2009/1/403:54:15

本当にそうなんです。それ以外では説明できませんから。
それにドップラー効果の発生には速度の大小は関係ありません。要は音源か観測者のどちらかが動いていればドップラー効果を実感できるわけで、速度はその音の振動数に関わるだけです

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