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セルフ塾は閉めましたが、そのままの名前でブログを続けます。独学,独習。教わるより,学ぶを重視。 セルフラーニングの方法,英語,数学などの情報を発信するつもりです。

ドップラー効果は,ピストル連射で教える
 相対性原理では,ドップラー効果が出てきます。これは高校の物理で学びました。いまもそうでしょうか。

 高校生はいま教えていないので,ぼくの仕事ではないのですが,ぼくならドップラー効果をどう教えるかな,と考えてみました。

 救急車がやってくるときは,高い音でピーポーピーポーと聞こえます。しかし,通り過ぎたとたんに低い音に変わります。それはドップラー効果によるのです。

 音はイメージしにくいですね。だから分かりにくい。
 ただ,周波数が多い,波長が短いと高い音,周波数が少ない,波長が長いと低い音になるのは中学でも習うので大丈夫ですね。

 ピストルの弾に喩えて説明すればドップラー効果は分かりやすいのではないかと思いました。

 AさんがBさんに向けて,ピストルを撃ちます。1秒間に1回のわりです。イメージしやすいように,ピストルの弾の速さは毎秒20mとします。時速72kmになりますから,車の速度です。AさんとBさんの距離は200m。10秒で1回目の弾がBさんに届きます。

 (1)
 Aさんは立ったままピストルと撃ちます。すると,Bさんのところにはやはり1秒間に1回のわりでピストルの弾がやってくるはずですね。
doppura1.jpeg


 (2)次は,AさんがBさんに向かって走りながらピストルを連射します。その速さは毎秒10mとします。ピストルの弾の半分の速さです。こちらはオリンピック選手並みの速さです。
 最初に撃った弾がBさんに届くころ(10秒後)には,Aさんは半分のところ100mまで走って来ています。その間10発の弾を撃っているので,図のようになっているはずです。走っている分だけ弾と弾の間が短くなっています。
doppura2.jpeg


(3)
 次は,AさんがBさんから逃げるように走りながらピストルを連射します。その速さも毎秒10mとします。
 最初に撃った弾がBさんに届くころ(10秒後)には,AさんはBさんから300m離れたところまで逃げています。その間10発の弾を撃っているので,図のようになてちるはずです。こんどは逆に走っているのでその分だけ弾と弾の間が長くなっています。
doppura3.jpeg


 救急車も同じです。ピーポーピーポーのピ,ポが弾だと思えばいいです。救急車がやってくるとき,ピの次のポとの間が短くなっています。波長が短くなっているので,高い音に聞こえます。
 逆に遠ざかっていくときは,ピとポの間が長くなっています。つまり波長が長くなっています。だから低い音に聞こえるのです。

 ぼくは分かりやすい説明だと自己満足していますが,どうでしょうか。
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