Fisika Kelas 11 | Ringkasan Materi Gelombang Bunyi [LENGKAP!!!]

Ngoprek Semesta

15 Mar 202108:55

Summary

TLDRこのビデオは、音波の基本的な概念を説明する内容です。波の種類には、20Hz以下の「超低音波」、20Hzから20kHzの「音響波」、20kHz以上の「超音波」があります。音速や音源の振動についても触れ、音の強さや共鳴、ドップラー効果なども解説しています。音の速度を計算する方法や、音の強度を求める公式、また音がどのように伝わるかを理解するための理論も紹介されています。物理学の観点から、音波の理解を深めるための基礎知識が提供されています。

Takeaways

😀 音の波は、音源が振動することによって、固体、液体、または気体という媒介を通じて伝播する。
😀 音波は、周波数によって3つに分類される：超音波（20,000 Hz以上）、音波（20 Hz～20,000 Hz）、および低周波音（20 Hz以下）。
😀 音の速さは媒介の状態によって異なり、固体、液体、気体でそれぞれ異なる計算式が使われる。
😀 音波の速さは、例えば固体では `V = √(E/ρ)`、液体では `V = √(B/ρ)`、気体では `V = √(k * R * T / M)` のように求められる。
😀 メルデの法則に基づく音の速さの計算式は、 `V = √(f / ρ)` であり、これは音速の基本的な計算式である。
😀 音源は主に2種類：振動する弦（楽器の弦）またはオルガンの管（開管または閉管）。
😀 開管のオルガンでは、1：2：3の周波数の比率があり、基音の周波数が2 Hzなら、次の高音は6 Hzとなる。
😀 閉管のオルガンでは、周波数の比率は1：3：5であり、最初の音の3倍、5倍がそれぞれ高音として現れる。
😀 音の強さ（音のエネルギー量）は、エネルギーが単位時間内に単位面積を通過する量で表され、デシベルで測定される。
😀 音源が複数ある場合の音の強度を計算するために、 `I = I₀ + 10 * log(N)` のような式を使用し、Nは音源の数を表す。
😀 共鳴現象は、同じ周波数で振動する2つの物体が互いに影響し合って振動を強化する現象であり、空気柱の長さを使って計算することができる。
😀 ドップラー効果は、音源と観測者の相対的な運動によって、観測される音の周波数が変化する現象であり、動いている音源や観測者の速度に応じて周波数が増減する。

Q & A

音波とは何ですか？
-音波は、固体、液体、または気体などの媒体を通して伝わる振動であり、人間の耳で聞くことができる波です。
音波は周波数に基づいてどのように分類されますか？
-音波は周波数によって以下の3つに分類されます： 1. 低周波（20 Hz未満、地震や火山活動など） 2. 可聴域（20 Hz～20,000 Hz、人間が聞くことができる音） 3. 超音波（20,000 Hz以上、コウモリの発する音など）
音波の速度は媒体によってどのように変わりますか？
-音波の速度は媒体によって異なり、 - 固体：v = √(E/ρ) - 液体：v = √(B/ρ) - 気体：v = √(kRT/M) で計算されます。Eは弾性率、ρは密度、Bは体積弾性率、kは比熱比、Rは気体定数、Tは温度、Mはモル質量です。
共鳴とは何ですか？
-共鳴とは、ある物体が別の物体の振動により同じ周波数で振動する現象です。例として、音叉の振動で近くの同じ音叉が振動することがあります。
パイプオルガンの開口端と閉鎖端での周波数の違いは何ですか？
-開口端両端のパイプオルガンは周波数の倍音比が1:2:3…であり、閉鎖端のパイプオルガンは1:3:5…の倍音比を持ちます。
音の強さ（音圧レベル）はどのように計算されますか？
-音の強さI（ワット/m²）に基づき、音圧レベルLはL = 10 log₁₀(I/I₀)（デシベル）で計算されます。複数の同じ音源の場合は、L_n = L₁ + 10 log₁₀(n)で求めます。
ドップラー効果とは何ですか？
-ドップラー効果は、音源と観測者の相対運動によって観測される音の周波数の変化です。近づく場合は周波数が高く、離れる場合は低くなります。
音源が観測者に近づく場合、ドップラー効果の式の符号はどうなりますか？
-音源が観測者に近づく場合、式の符号は次の通りです： - 観測者が近づく場合：正（+） - 音源が近づく場合：負（−）
音波の速度をメルデの法則で表すとどうなりますか？
-音波の速度はメルデの法則で v = √(f·λ) と表され、fは周波数、λは波長です。
音波の強度において、複数の音源が同時に鳴っている場合の音圧レベルの求め方は？
-複数の同一音源が同時に鳴っている場合、音圧レベルはL_n = L₁ + 10 log₁₀(n)で計算されます。ここでnは音源の数です。