A, B, Cさんが一直線上に並んでおり、Aさんが鳴らした号砲の煙が見えてから音が聞こえるまでの時間は、Bさんが0.25秒、Cさんが1.00秒でした。この情報をもとに、音の伝わり方や速さ、距離などに関するいくつかの問いに答える問題です。さらに、音叉を使った実験に関する問題と、救急車のサイレンの音に関する問題があります。

## 問題の解答

1. 問題の内容

A, B, Cさんが一直線上に並んでおり、Aさんが鳴らした号砲の煙が見えてから音が聞こえるまでの時間は、Bさんが0.25秒、Cさんが1.00秒でした。この情報をもとに、音の伝わり方や速さ、距離などに関するいくつかの問いに答える問題です。さらに、音叉を使った実験に関する問題と、救急車のサイレンの音に関する問題があります。

2. 解き方の手順

(1) 号砲の音が聞こえたのは、何が音の振動を伝えたためか。

音は空気の振動によって伝わります。

(2) 号砲の煙が見えてから音が聞こえるまでに時間がかかったのはなぜか。

煙は光の速さでほぼ瞬時に伝わりますが、音は空気の振動によって伝わるため、伝わる速度が遅いからです。

(3) 音が伝わった速さは何m/sか。

AさんとBさんの距離を$d_{AB}$、AさんとCさんの距離を$d_{AC}$とすると、$d_{AB}=136 m$、$d_{AC} = 136m + 255m = 391m$です。

Bさんが音を聞くまでにかかった時間を$t_B = 0.25s$、Cさんが音を聞くまでにかかった時間を$t_C=1.00s$とします。

AさんとBさんの間、AさんとCさんの間を音が伝わる速さは一定であると仮定すると、音速$v$は、

$v = \frac{d_{AC}-d_{AB}}{t_C-t_B}$

で求められます。

$v = \frac{391m - 136m}{1.00s - 0.25s} = \frac{255m}{0.75s} = 340 m/s$

(4) AさんとBさんとの距離は何mか。

問題文に記載されている通り、$d_{AB} = 136m$です。

(5) Cさんが、校舎にはね返った号砲の音を聞くのは、煙が見えてから何秒後か。

校舎の位置が不明なので、この情報は利用できません。しかし、Aさんの位置から校舎までの距離が136mなので、Cさんから校舎までの距離は255 mとなります。音が反射してCさんに届く距離は、$255m + 255m=510m$です。音速を340 m/sとすると、Cさんが反射音を聞くまでの時間は、$510m / 340 m/s = 1.5 s$です。したがって、煙が見えてから $1.00s + 1.5s = 2.5s$後に聞こえることになります。

(6) 図2の実験器具について：

① この実験器具の名前を答えよ。

音叉 (おんさ)

② この実験のような現象を何というか。

共鳴 (きょうめい)

③ 次の文中で正しい方を記号で答えよ。

サイレンを鳴らしながら救急車が目の前を通り過ぎるとき、近づいてくる間はサイレンの音は、a(ア: 高く イ: 低く)聞こえ、通り過ぎるとb(ア: 高く イ: 低く)聞こえる。

a(ア: 高く)聞こえ、通り過ぎるとb(イ: 低く)聞こえる。

④ ③の現象を何というか。

ドップラー効果

3. 最終的な答え

(1) 空気の振動

(2) 音の伝わる速度が光の伝わる速度より遅いから

(3) 340 m/s

(4) 136 m

(5) 2.5 s

(6) ① 音叉 ② 共鳴 ③ a: ア, b: イ ④ ドップラー効果