【演習】音速

物理基礎【波】第15講『音速』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

音速雷が鳴ったとき，稲妻が光ってから遅れて音が聞こえます。これは光が進む速さよりも音が進む速さが小さいことを意味します。では，音の伝わる速さは具体的にどれぐらいなのでしょうか？...

問題

[Level.1]
温度t［℃］の空気中を音が伝わる速さV［m/s］は，V＝331.5＋0.6tで表される。 気温が30℃のときの空気中を伝わる音速は何m/sか。 小数点以下を四捨五入して答えよ。

[Level.2]
同じ音源を使って，液体の水を伝わる音速V₁と，氷を伝わる音速V₂を比較する。 V₁とV₂の大小関係として正しいものを選べ。
（ア）液体を伝わる方が速いので，V₁＞V₂
（イ）固体を伝わる方が速いので，V₁＜V₂
（ウ）どちらも同じ分子（H₂O）なので，V₁＝V₂

[Level.3]
空気中で静止しているスピーカーからx軸の正の方向に向けて音を出す。 次の（ア）〜（カ）の各操作をしたときに，スピーカーから出た音の速さが，何もしない場合に比べて大きくなるものはどれか。 正しいものをすべて選べ。
（ア）スピーカーから出る音を大きくする。
（イ）スピーカーから出る音を高くする。
（ウ）気温を低くする。
（エ）スピーカー周囲の空気をヘリウムガスに置き換える。
（オ）スピーカーを持って，x軸正方向に走る。
（カ）スピーカーの後ろから，x軸正方向に向けて風を送る。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
350m/s

[Level.2]
（イ）

[Level.3]
（エ）,（カ）