クインケ管に関する問題です。点Aに発音体があり、APBとAQBの長さが等しい状態から点Qを10cm引き出したところ、点Bで聞こえる音が小さくなりました。音速が340 m/sであるとき、音の振動数(周波数)を有効数字3桁で求めよ、という問題です。

応用数学音響学干渉物理周波数
2025/3/31

1. 問題の内容

クインケ管に関する問題です。点Aに発音体があり、APBとAQBの長さが等しい状態から点Qを10cm引き出したところ、点Bで聞こえる音が小さくなりました。音速が340 m/sであるとき、音の振動数(周波数)を有効数字3桁で求めよ、という問題です。

2. 解き方の手順

点Qを10cm引き出したことで、APBとAQBの経路差が 2×10 cm=20 cm=0.2 m2 \times 10 \text{ cm} = 20 \text{ cm} = 0.2 \text{ m} となります。音が小さくなったということは、この経路差が半波長 λ/2\lambda/2 の整数倍になっていることを意味します。
つまり、
0.2 m=nλ20.2 \text{ m} = n \cdot \frac{\lambda}{2}
ここで、nn は整数です。音が最初に小さくなったと解釈すれば、n=1n=1と考えるのが妥当です。
したがって、
λ=2×0.2 m=0.4 m\lambda = 2 \times 0.2 \text{ m} = 0.4 \text{ m}
音速 vv と波長 λ\lambda、振動数 ff の関係は v=fλv = f \lambda で与えられるので、振動数 ff
f=vλ=340 m/s0.4 m=850 Hzf = \frac{v}{\lambda} = \frac{340 \text{ m/s}}{0.4 \text{ m}} = 850 \text{ Hz}

3. 最終的な答え

850 Hz

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