高校物理 要点・解法ノート
差がつく

風があるときのドップラー効果

着眼点風速 w が音源→観測者の向きなら、公式の V をすべて V+w に置き換える(逆向きなら V-w)。

f'=\frac{(V+w)-v_o}{(V+w)-v_s}\,f

音源も観測者も止まっていれば、風が吹いても振動数は変わらない(波長と音の速さが同じ割合で変わる)。

例題
1
振動数 620 Hz の音源が、静止した観測者に向かって 20 m/s で近づく。風が観測者から音源の向きに 10 m/s で吹いている。無風時の音速を 340 m/s として、観測者が聞く振動数を求めよ。
解答
風は音源→観測者と逆向きなので、音の速さは 340-10=330\ \mathrm{m/s}。
f'=\dfrac{330}{330-20}\times620=\dfrac{330}{310}\times620=660\ \mathrm{Hz}
答 6.6\times10^2\ \mathrm{Hz}
注意風の向きの符号も「音源→観測者が正」。向かい風(観測者→音源)なら V-w。

「音」の項目

  1. 音の性質と音速必須
  2. うなり必須
  3. 弦の固有振動(両端固定)必須
  4. 弦の振動数を変える(張力・長さ・線密度)差がつく
  5. 閉管の固有振動必須
  6. 開管の固有振動必須
  7. 気柱共鳴の実験と開口端補正差がつく
  8. ドップラー効果のしくみ(波長と相対速度)必須
  9. ドップラー効果の公式必須
  10. 動く反射板によるドップラー効果差がつく
  11. 風があるときのドップラー効果差がつく
  12. 斜め方向のドップラー効果不要

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