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問題作成が理論屋さんのみで行われているとか実験屋さんは口出せない雰囲気とかあるの?
いくら大学教員が忙しいといったって外部への説明対応している間に十分実験できる内容じゃん。点音源とみなせる音叉はともかく「固定壁」が時間内に用意できないかもしらんがその時点で「自明」という思い込みの可能性に気付くはず。
今回問題がややこしくなっているのは、物理的に何が正しいかではないです。問題文にあいまいな表現があるため、何を正解とすべきかで混乱が生じています。
物理的に正しいのはnλか(n-1)λですが、問題文の解釈によっては"固定壁"というのを固定端反射する特殊な壁と解釈すれば(n-1/2)λも正解になります。これはそうとう苦しい主張ではあるのですが、そうでもしないと、当初正解としていた(n-1/2)λが不正解になって、さらに混乱が広がることに…
だからさぁ何で実験しないのかってことだよ。「物理的に正しいのはnλか(n-1)λ」と言って実験しないのも同類だよ。
別に個人を非難している訳じゃなくて残念という話。実験楽しいじゃん?
楽しいなら自分でやってみてはどうですか?
音波は拡散・減衰しやすいので、こういう開放系で実験するのはかなり難しいですよ。自分に理論以外でこれを証明する仕事が回ってきたら、ANSYS等でシミュレーションして可視化します。
実験の難しさの議論にすり替えるのはどうかと思います。実験をしない理由は難しい実験だから、という弁明があるなら別ですが。そういう議論に至るまでもなく、実験するという発想や余裕がないことが残念なのではないでしょうか。
あとシミュレーションでは問題文の解釈がシミュレータに与える条件に変わるだけで今回の場合に限って言えば実験の代用とするには弱い気がします。もちろんやり方は一つではなく沢山あることは良いことです。# でもperlは嫌いです。
初めから何の議論かがよく分からないのだけど、理論を元に作成した問題を問うのならあくまでもその理論の枠内で問題が適切だったかを判定しないとならないと思うのですが。別に実験しないのは不思議でもなく、そういう試験なのだからそういうものであるとしか言えないかと。理論の方も過去の様々な実験や検証を経て構築されているわけなので、実験と無縁なんてことは無いでしょう。
実験だって、問題文の解釈で結果に影響を与えるだろうに。それを理由にシミュレーションを否定するのはナンセンス。
周波数はいくらにするの?媒質の選択は?壁の高さと長さは?床の材質は?理想的な点音源をどうやって作るのか?検出精度をどうするのか?実験する方がもっといくらでも、実験系にかかわる問題が出るからややこしいことになる。
逆説的にあなたの指摘が実験の有用性の説明に読めるのですが。
意味が分からないので、何をどう読んだのか説明よろしく。
問題解釈により実験するために用意するものが変わってしまい、結果も変わる。つまり「解釈の余地がある」ことをどうにかしない限り実験しても問題はなにも解決しない。と言われてるのに・・・。
>だからさぁ何で実験しないのかってことだよ。
なんでも実験すれば良いわけじゃないでしょ、というか思考実験ならしてたわけでしょ。実験ってのは、何かを証明したり確認したり検証したりするのが目的なわけで今回の件で実証実験による追試の優先度が高かったかといえば、そんなことは全く無かったと思われるのですが。
大学として出題ミスは無かったという方針を固めた段階で阪大の先端技術を駆使して(特殊条件下で)2d=(n-1/2)λとなる実験動画を種明かし含め公開していたら大学に対する印象は大分違っていたはず。
少なくとも学生にとっては政治的な正しさよりも大切なことだと思う。
2d=(n-1/2)λとなる実験動画
これって物理的に可能なの?音波の疎密波を"いわゆる固定端反射"=密度が変動しないようにした端面,すなわち変位としては音速に比しても自由に動けるが大気圧は掛かっている状態ということですよね。
固定端反射なら理想的に2d=(n-1/2)λにピークがくるが2d=(n-1/2)λにピークを持ってくるのに理想的な固定端反射をする必要はないのでは?限りなく禁じ手だが問5の答えと矛盾しない限り媒質が一様である必要もないしマイクでピークが現れる周波数と音叉の周波数が一致している必要もない
理想的な反射をする必要はまったくないが、位相がひっくり返るほどというのは音響インピーダンスZ=ρc(ρは媒質の密度、cは音速) [tuat.ac.jp]が空気よりも小さいということを意味するはず。そういう物質で"壁"といったものが作れますか?詐欺的になるがコンクリート壁の表面に音を透過する厚さが1/4波長の"壁紙"を貼るしか思いつかない。
頑張って壁で位相を反転させなくても音叉で位相を反転すればいいのでは?
A-Ⅰで、「音叉が音を発するときには、このように2本の腕は互いに逆向きに振動し、周囲の空気に圧力変動を与えている。」と明記しているので、そういう特殊音叉を持ち込む余地はない。
明記してあることと余地がないことの間に飛躍があると思うのですが。
使用する音叉の動作説明がしてあって、(空気を押す圧力として)位相が反転する余地はないということです。この音叉を図1の方向のまま置いたとしてもC点方向とA点方向とはやはり(圧力としては)同位相になります。
論点先取で何の説明にもなっていませんね。掟破りをしようという話をしているのに掟に捕らわれています。
一番基本的なところでは「使用する音叉の動作説明」は「それ以外の動作モードが存在しないこと」と形式的意味論において等価ではありません。
自分の言ってること分かってる?
あなたの言ってることは、数学である公理系を仮定して問題を出してるときに、別の公理系を仮定すれば別の回答になる可能性があると言ってるのと同じ。そんな仮定するなら、もう何を言っても無駄。
あなたとの会話すら成り立たない。日本語に似た日本語ではない何かを仮定しないといけなくなるのだから。
そんなに言うんなら、設問記述に反しない範囲で「位相が反転してる音叉」が成立しえる例の一つでも挙げてみてほしい。
#3340940の下で何を言っているんですか?あなたの言うことは正論かもしれませんが言う場所と相手を間違えています。
そんなに言うんならはこっちの台詞であなたの考える「設問記述に反しない範囲」を先に示すべきなんじゃないですかね?
A-Iの内容がA-IIIに引き継がれるのは試験問題としての文脈であってそれ以上の普遍性はありません。実際、一つ上の階層レベルを見れば問題Bは問題Aの内容を引き継いでいません。そしてA-Iの音叉に関する記述は音叉の特徴的側面を述べているに過ぎず音叉というものを過不足なく定義している訳ではありません。
そんな訳で、加振方法を工夫すれば、同じ音叉を使って腕の先端が逆方向に振れるモードと同一方向に振れるモードを選択できるはずです。
エレガントとは思っていませんがこれが設問の記述に明確に反していると結論付ける術を私は持っていません。
# なんとかインチキできんのか。
(大学としての方針を固めたのが先月ってのが一番の瑕疵なんだよね…。)
だからさぁ何で実験しないのかってことだよ。
だって実験なんてできないもん。n=1,2,3の自然数で、2d=nλと2d=(n-1)λの違いといったらd=0を含むかどうかだけだよね。壁に埋め込まれているとみなせるほどの音叉の裏側からの音を「壁からの反射音を観測する」ってどうするんだよって話。
「固定壁」が何なのかが曖昧なんじゃないの? ただの動かない普通の壁なのか、その名前から察せられる特殊な事が起こる特殊な細工のされた壁なのか。
何でもかんでも実験してみりゃわかる、という御仁は「ただし摩擦は考えないものとする」部屋を用意できるのかな?実験した環境を過不足無く正確に表現するのに何万文字いるかな?
ぶっちゃけ、本件の何が問題だったかもよくわかってないでしょう。
実験に使う素材等の非自明な点によって境界条件が変わることは考えないのですか?そこが変わるなら実験やったって同じですよむしろ無自覚に正解を限定してしまう危険もありますね
それが第一目的ですよ。実験に使う素材等の非自明な点によって境界条件が変わるなら(少なくとも工学部受験生も対象に含まれる)入試問題として不適切である可能性に気付くはずです。
今回の事例に無理矢理適用した場合、仮に素材に依存するなら「この壁では固定端反射する」などと明示しなければ問題が成立しません。
そして正解が限定されないのも入試問題として不適切です。意図的に正解の範囲は限定するのです。
実験結果と親和性の高いモデルと親和性の低いモデルがあってどれによって正解を限定するのかは大学の自由ではあります。
実地検証しなければ正答が確認できないような問題を出題する時点でアウト。というか、『実験して確認したから○○が正解』などと言い出したら、『私が検証したら異なる結果だったので別解も正答とすべき』という例も出てくるだけで何も解決しないでしょ。
はい、実地検証しなければ正答が確認できないような問題を出題する時点でアウトだと思います。大学側は素直にごめんなさいするか開き直るか以外に何があるというんでしょうか?今回、誰かその点を問題にしていますか?
何を正答とするか、正答に何点を与えるかは大学の判断です。再現性のある物理実験で決められるものではありません。一方で、検証して異なる結果が出たのならそれを主張することに何か科学的・倫理的問題があるんでしょうか?
そういった主張にどう対処すべきかについて社会的コンセンサスはないかもしれませんが大学入試問題の作成者は研究者でしょうから、そこに限っては研究倫理に従って誠実に対応すべきだと思います。
大学側は素直にごめんなさいするか開き直るか以外に何があるというんでしょうか?
はい、最初に素直にごめんなさいすればこんなにゴタゴタしなかったとおもいます。どうせ開き直るなら「2d=(n-1/2)λになる壁コンテスト」を開催するとかしてくれないかな。
問題文にある「あいまいな表現」って何でしょう?設問として、「音叉を固定壁の近くに置き、」「音叉から直接達する音と壁からの反射音を観測する。」「(n=1,2,3)を用いてよい。」から音叉が壁に埋め込まれていて同一面(d=0)は排除されると考えるのは忖度しすぎですか?"固定壁"といったら固定壁であって、音を反射することしか想定していなくて"固定端反射"することもあるなんてどこにも出てきません。"固定端反射"するとしたら何が固定されるか特定しないと。"当初正解としていた(n-1/2)λは間違いでした"と認めた方が混乱は最小限でしょうに。
"固定壁"といったら固定壁であって、反射が自由端になるか固定端になるか特定されていないんですよ。音響インピーダンスが媒質より大きいか小さいかが特定されていません。音を反射することしか想定していないというのも正しく定義されておらず、媒質よりインピーダンスが低い壁なら反射せずにほとんど透過します。普通の素材では音響インピーダンスが空気より小さいことはないでしょうが、物質の表面処理によってはあり得ます。例えば、無響室の壁のようなものです。あとは、非常に気圧の高い状況でもあり得ますね。
もちろんこれは曲解ですが、"当初正解としていた(n-1/2)λは間違いでした"と認めると、合格者が不合格になるのではと不安になるだけで、追加合格者にはメリットがありません。我々のような外野の混乱が減るメリットはありますが、そこは重視していないでしょう。だから今後も、阪大から正解理由等の解説はないのだろうと思います。
媒質よりインピーダンスが低い壁なら反射せずにほとんど透過します。普通の素材では音響インピーダンスが空気より小さいことはないでしょうが、物質の表面処理によってはあり得ます。例えば、無響室の壁のようなものです。
少し違います。インピーダンスの差の程度で反射の大きさが変わり、媒質(ここでは空気)のインピーダンスより低ければ低いほど逆位相で振幅は大きくなり、空気と同じインピーダンスであるときが反射が無くなるときです。無響室の壁は、三角形の突起が多数あってなんども(奥に向かって)反射するうちに減衰させるようにしたものです。マクロ的にインピーダンスを空気と同じにした壁と言っていいでしょうが、空気より低くなっているわけではありません。
あとは、非常に気圧の高い
無響室は例えが悪かったかな。メタマテリアルの方が分かりやすかったか。構造によるものでも、波に対してインピーダンスの違いと同じようにふるまう物質の例えとして書きましたが、本質ではないので無視してください。
>たぶん逆に気圧が低いほうですね。そうではなく、媒質の気体の圧力を非常に高くして、例えば壁よりも密度を上げることを考えました。そうすれば媒質の気体の方がインピーダンスが高い状態があり得ます。
媒質の気体の圧力を非常に高くして、例えば壁よりも密度を上げることを考えました。そうすれば媒質の気体の方がインピーダンスが高い状態があり得ます。
ありえますかねぇ。#3341105で挙げてますがインピーダンスは密度と音速の積になるそうですから、 固体の密度と音速に並ぶ位に圧力を加えたら、壁も壊れるくらいになりそう。
ついでに。メタマテリアルとか構造性のものは原理上波長依存性を持つはずです。そのため、「1/4波長の"壁紙"を貼る」というインチキをしたのと同等でしょう。"音を跳ね返す芯材の表面に厚さ不明の音を透過する層がある壁"とするというのだったらよかったかも。問題になっている1/2λ項が別の未知変数に変わることになるが、波長の算出自体には問題ない。
実験するほどでもないでしょう。「2d=nλ」とか「2d=(n-1)λ」が正しいんじゃないか。
音波の固定端反射は位置変位であって、圧力は自由端反射になる。(位置変位が0のところが圧力の最大振幅になるので。)また、音叉は変位で考えると左右で逆符号の波(点音源なので左右対称の変位)を出すけれども、圧力的には左右で同符号の波を出す。
だから変位で考えた場合、固定端反射で180°+音叉の左右で180°=360°の位相ズレとなり一周して考えなくても良い。圧力は言わずもがな。
問題が気柱の共鳴と似ていて、気柱の共鳴条件(特に片側を閉じた閉管のやつ)は変位で説明してあるから固定端反射なんだよね。でも変位で考えるのなら、音叉の右と左から出てくる波の位相差について考えないといけない。
音叉の点音源でなく振動板から音が出ていたら180°位相がズレる(今度は変位が同じで圧力が左右で逆になる)。
阪大の教員が実験しないと理解できないレベルなんてさすがに誰も思っていないでしょうし実験しないと正答が定まらない問題はそもそも入試問題として成立しません。
工学部の物理実験は理論通りにならないことを考える能力を鍛える場でした。理学部・医学部では実験に対する考え方が違うのかもしれませんが。
# 「必要が無い」≒「しなくてもよい」だったのが最近# 「必要が無い」≒「してはいけない」になってきて息苦しい……
実験系物理の修士を出て物理教師をしてた立場から言わせていただくと。
物理を含む理科全般においては、厳しい実験の検証のうえに構築されてきたものが理論です。ニュートンが生きていた時代ならいざ知らず、「実験してみたら違った」などという理論は古典力学系にはすでにありません。そして、大学入試で出題される程度の問題で扱うのは、全て古典力学の範囲内で行う簡単な思考実験であり、実験で成否を争うような性質のものではありません。
この話は、条件の設定があいまいでどうとでも取れる出題だったのが問題だったと思います。
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計算機科学者とは、壊れていないものを修理する人々のことである
実験は? (スコア:1)
問題作成が理論屋さんのみで行われているとか
実験屋さんは口出せない雰囲気とかあるの?
いくら大学教員が忙しいといったって
外部への説明対応している間に十分実験できる内容じゃん。
点音源とみなせる音叉はともかく
「固定壁」が時間内に用意できないかもしらんが
その時点で「自明」という思い込みの可能性に気付くはず。
Re: (スコア:0)
今回問題がややこしくなっているのは、物理的に何が正しいかではないです。
問題文にあいまいな表現があるため、何を正解とすべきかで混乱が生じています。
物理的に正しいのはnλか(n-1)λですが、問題文の解釈によっては"固定壁"というのを固定端反射する特殊な壁と解釈すれば(n-1/2)λも正解になります。
これはそうとう苦しい主張ではあるのですが、そうでもしないと、当初正解としていた(n-1/2)λが不正解になって、さらに混乱が広がることに…
Re: (スコア:0)
だからさぁ何で実験しないのかってことだよ。
「物理的に正しいのはnλか(n-1)λ」と言って実験しないのも同類だよ。
別に個人を非難している訳じゃなくて残念という話。
実験楽しいじゃん?
Re: (スコア:0)
楽しいなら自分でやってみてはどうですか?
音波は拡散・減衰しやすいので、こういう開放系で実験するのはかなり難しいですよ。
自分に理論以外でこれを証明する仕事が回ってきたら、ANSYS等でシミュレーションして可視化します。
Re: (スコア:0)
実験の難しさの議論にすり替えるのはどうかと思います。
実験をしない理由は難しい実験だから、という弁明があるなら別ですが。
そういう議論に至るまでもなく、実験するという発想や余裕がないことが
残念なのではないでしょうか。
あとシミュレーションでは問題文の解釈がシミュレータに与える条件に変わるだけで
今回の場合に限って言えば実験の代用とするには弱い気がします。
もちろんやり方は一つではなく沢山あることは良いことです。
# でもperlは嫌いです。
Re:実験は? (スコア:1)
初めから何の議論かがよく分からないのだけど、理論を元に作成した問題を問うのならあくまでもその理論の枠内で問題が適切だったかを
判定しないとならないと思うのですが。
別に実験しないのは不思議でもなく、そういう試験なのだからそういうものであるとしか言えないかと。
理論の方も過去の様々な実験や検証を経て構築されているわけなので、実験と無縁なんてことは無いでしょう。
Re: (スコア:0)
実験だって、問題文の解釈で結果に影響を与えるだろうに。
それを理由にシミュレーションを否定するのはナンセンス。
周波数はいくらにするの?媒質の選択は?壁の高さと長さは?床の材質は?
理想的な点音源をどうやって作るのか?検出精度をどうするのか?
実験する方がもっといくらでも、実験系にかかわる問題が出るからややこしいことになる。
Re: (スコア:0)
逆説的にあなたの指摘が実験の有用性の説明に読めるのですが。
Re: (スコア:0)
意味が分からないので、何をどう読んだのか説明よろしく。
Re: (スコア:0)
問題解釈により実験するために用意するものが変わってしまい、結果も変わる。
つまり「解釈の余地がある」ことをどうにかしない限り実験しても問題はなにも解決しない。
と言われてるのに・・・。
Re: (スコア:0)
>だからさぁ何で実験しないのかってことだよ。
なんでも実験すれば良いわけじゃないでしょ、というか思考実験ならしてたわけでしょ。
実験ってのは、何かを証明したり確認したり検証したりするのが目的なわけで
今回の件で実証実験による追試の優先度が高かったかといえば、そんなことは全く無かったと思われるのですが。
Re: (スコア:0)
大学として出題ミスは無かったという方針を固めた段階で
阪大の先端技術を駆使して(特殊条件下で)
2d=(n-1/2)λとなる実験動画を種明かし含め公開していたら
大学に対する印象は大分違っていたはず。
少なくとも学生にとっては政治的な正しさよりも大切なことだと思う。
Re: (スコア:0)
2d=(n-1/2)λとなる実験動画
これって物理的に可能なの?音波の疎密波を"いわゆる固定端反射"=密度が変動しないようにした端面,すなわち変位としては音速に比しても自由に動けるが大気圧は掛かっている状態ということですよね。
Re: (スコア:0)
固定端反射なら理想的に2d=(n-1/2)λにピークがくるが
2d=(n-1/2)λにピークを持ってくるのに理想的な固定端反射をする必要はないのでは?
限りなく禁じ手だが問5の答えと矛盾しない限り媒質が一様である必要もないし
マイクでピークが現れる周波数と音叉の周波数が一致している必要もない
Re: (スコア:0)
理想的な反射をする必要はまったくないが、位相がひっくり返るほどというのは音響インピーダンスZ=ρc(ρは媒質の密度、cは音速) [tuat.ac.jp]が空気よりも小さいということを意味するはず。そういう物質で"壁"といったものが作れますか?
詐欺的になるがコンクリート壁の表面に音を透過する厚さが1/4波長の"壁紙"を貼るしか思いつかない。
Re: (スコア:0)
頑張って壁で位相を反転させなくても音叉で位相を反転すればいいのでは?
Re: (スコア:0)
A-Ⅰで、「音叉が音を発するときには、このように2本の腕は互いに逆向きに振動し、周囲の空気に圧力変動を与えている。」と明記しているので、そういう特殊音叉を持ち込む余地はない。
Re: (スコア:0)
明記してあることと余地がないことの間に飛躍があると思うのですが。
Re: (スコア:0)
使用する音叉の動作説明がしてあって、(空気を押す圧力として)位相が反転する余地はないということです。
この音叉を図1の方向のまま置いたとしてもC点方向とA点方向とはやはり(圧力としては)同位相になります。
Re: (スコア:0)
論点先取で何の説明にもなっていませんね。
掟破りをしようという話をしているのに掟に捕らわれています。
一番基本的なところでは「使用する音叉の動作説明」は
「それ以外の動作モードが存在しないこと」と形式的意味論において等価ではありません。
Re: (スコア:0)
自分の言ってること分かってる?
あなたの言ってることは、数学である公理系を仮定して問題を出してるときに、別の公理系を仮定すれば別の回答になる可能性があると言ってるのと同じ。
そんな仮定するなら、もう何を言っても無駄。
あなたとの会話すら成り立たない。
日本語に似た日本語ではない何かを仮定しないといけなくなるのだから。
Re: (スコア:0)
そんなに言うんなら、設問記述に反しない範囲で「位相が反転してる音叉」が成立しえる例の一つでも挙げてみてほしい。
Re: (スコア:0)
#3340940の下で何を言っているんですか?
あなたの言うことは正論かもしれませんが言う場所と相手を間違えています。
Re: (スコア:0)
そんなに言うんならはこっちの台詞で
あなたの考える「設問記述に反しない範囲」を先に示すべきなんじゃないですかね?
A-Iの内容がA-IIIに引き継がれるのは試験問題としての文脈であってそれ以上の普遍性はありません。
実際、一つ上の階層レベルを見れば問題Bは問題Aの内容を引き継いでいません。
そしてA-Iの音叉に関する記述は音叉の特徴的側面を述べているに過ぎず
音叉というものを過不足なく定義している訳ではありません。
そんな訳で、加振方法を工夫すれば、同じ音叉を使って
腕の先端が逆方向に振れるモードと同一方向に振れるモードを選択できるはずです。
エレガントとは思っていませんが
これが設問の記述に明確に反していると結論付ける術を私は持っていません。
# なんとかインチキできんのか。
Re: (スコア:0)
(大学としての方針を固めたのが先月ってのが一番の瑕疵なんだよね…。)
Re: (スコア:0)
だからさぁ何で実験しないのかってことだよ。
だって実験なんてできないもん。
n=1,2,3の自然数で、2d=nλと2d=(n-1)λの違いといったらd=0を含むかどうかだけだよね。
壁に埋め込まれているとみなせるほどの音叉の裏側からの音を「壁からの反射音を観測する」ってどうするんだよって話。
Re: (スコア:0)
「固定壁」が何なのかが曖昧なんじゃないの? ただの動かない普通の壁なのか、その名前から察せられる特殊な事が起こる特殊な細工のされた壁なのか。
Re: (スコア:0)
何でもかんでも実験してみりゃわかる、という御仁は
「ただし摩擦は考えないものとする」部屋を用意できるのかな?
実験した環境を過不足無く正確に表現するのに何万文字いるかな?
ぶっちゃけ、本件の何が問題だったかもよくわかってないでしょう。
Re: (スコア:0)
実験に使う素材等の非自明な点によって境界条件が変わることは考えないのですか?
そこが変わるなら実験やったって同じですよ
むしろ無自覚に正解を限定してしまう危険もありますね
Re: (スコア:0)
それが第一目的ですよ。
実験に使う素材等の非自明な点によって境界条件が変わるなら
(少なくとも工学部受験生も対象に含まれる)入試問題として不適切である可能性に気付くはずです。
今回の事例に無理矢理適用した場合、仮に素材に依存するなら
「この壁では固定端反射する」などと明示しなければ問題が成立しません。
そして正解が限定されないのも入試問題として不適切です。
意図的に正解の範囲は限定するのです。
実験結果と親和性の高いモデルと親和性の低いモデルがあって
どれによって正解を限定するのかは大学の自由ではあります。
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
実地検証しなければ正答が確認できないような問題を出題する時点でアウト。
というか、『実験して確認したから○○が正解』などと言い出したら、『私が検証したら異なる結果だったので別解も正答とすべき』という例も出てくるだけで何も解決しないでしょ。
Re: (スコア:0)
はい、実地検証しなければ正答が確認できないような問題を出題する時点でアウトだと思います。
大学側は素直にごめんなさいするか開き直るか以外に何があるというんでしょうか?
今回、誰かその点を問題にしていますか?
何を正答とするか、正答に何点を与えるかは大学の判断です。
再現性のある物理実験で決められるものではありません。
一方で、検証して異なる結果が出たのならそれを主張することに何か科学的・倫理的問題があるんでしょうか?
そういった主張にどう対処すべきかについて社会的コンセンサスはないかもしれませんが
大学入試問題の作成者は研究者でしょうから、そこに限っては研究倫理に従って誠実に対応すべきだと思います。
Re: (スコア:0)
大学側は素直にごめんなさいするか開き直るか以外に何があるというんでしょうか?
はい、最初に素直にごめんなさいすればこんなにゴタゴタしなかったとおもいます。
どうせ開き直るなら「2d=(n-1/2)λになる壁コンテスト」を開催するとかしてくれないかな。
Re: (スコア:0)
問題文にある「あいまいな表現」って何でしょう?
設問として、「音叉を固定壁の近くに置き、」「音叉から直接達する音と壁からの反射音を観測する。」「(n=1,2,3)を用いてよい。」から音叉が壁に埋め込まれていて同一面(d=0)は排除されると考えるのは忖度しすぎですか?
"固定壁"といったら固定壁であって、音を反射することしか想定していなくて"固定端反射"することもあるなんてどこにも出てきません。"固定端反射"するとしたら何が固定されるか特定しないと。
"当初正解としていた(n-1/2)λは間違いでした"と認めた方が混乱は最小限でしょうに。
Re: (スコア:0)
"固定壁"といったら固定壁であって、反射が自由端になるか固定端になるか特定されていないんですよ。
音響インピーダンスが媒質より大きいか小さいかが特定されていません。
音を反射することしか想定していないというのも正しく定義されておらず、媒質よりインピーダンスが低い壁なら反射せずにほとんど透過します。
普通の素材では音響インピーダンスが空気より小さいことはないでしょうが、物質の表面処理によってはあり得ます。
例えば、無響室の壁のようなものです。
あとは、非常に気圧の高い状況でもあり得ますね。
もちろんこれは曲解ですが、"当初正解としていた(n-1/2)λは間違いでした"と認めると、合格者が不合格になるのではと不安になるだけで、追加合格者にはメリットがありません。
我々のような外野の混乱が減るメリットはありますが、そこは重視していないでしょう。
だから今後も、阪大から正解理由等の解説はないのだろうと思います。
Re: (スコア:0)
媒質よりインピーダンスが低い壁なら反射せずにほとんど透過します。
普通の素材では音響インピーダンスが空気より小さいことはないでしょうが、物質の表面処理によってはあり得ます。
例えば、無響室の壁のようなものです。
少し違います。インピーダンスの差の程度で反射の大きさが変わり、媒質(ここでは空気)のインピーダンスより低ければ低いほど逆位相で振幅は大きくなり、空気と同じインピーダンスであるときが反射が無くなるときです。
無響室の壁は、三角形の突起が多数あってなんども(奥に向かって)反射するうちに減衰させるようにしたものです。マクロ的にインピーダンスを空気と同じにした壁と言っていいでしょうが、空気より低くなっているわけではありません。
あとは、非常に気圧の高い
Re: (スコア:0)
無響室は例えが悪かったかな。メタマテリアルの方が分かりやすかったか。
構造によるものでも、波に対してインピーダンスの違いと同じようにふるまう物質の例えとして書きましたが、本質ではないので無視してください。
>たぶん逆に気圧が低いほうですね。
そうではなく、媒質の気体の圧力を非常に高くして、例えば壁よりも密度を上げることを考えました。
そうすれば媒質の気体の方がインピーダンスが高い状態があり得ます。
Re: (スコア:0)
媒質の気体の圧力を非常に高くして、例えば壁よりも密度を上げることを考えました。
そうすれば媒質の気体の方がインピーダンスが高い状態があり得ます。
ありえますかねぇ。#3341105で挙げてますがインピーダンスは密度と音速の積になるそうですから、 固体の密度と音速に並ぶ位に圧力を加えたら、壁も壊れるくらいになりそう。
ついでに。
メタマテリアルとか構造性のものは原理上波長依存性を持つはずです。そのため、「1/4波長の"壁紙"を貼る」というインチキをしたのと同等でしょう。
"音を跳ね返す芯材の表面に厚さ不明の音を透過する層がある壁"とするというのだったらよかったかも。問題になっている1/2λ項が別の未知変数に変わることになるが、波長の算出自体には問題ない。
Re: (スコア:0)
実験するほどでもないでしょう。「2d=nλ」とか「2d=(n-1)λ」が正しいんじゃないか。
音波の固定端反射は位置変位であって、圧力は自由端反射になる。(位置変位が0のところが圧力の最大振幅になるので。)
また、音叉は変位で考えると左右で逆符号の波(点音源なので左右対称の変位)を出すけれども、圧力的には左右で同符号の波を出す。
だから変位で考えた場合、固定端反射で180°+音叉の左右で180°=360°の位相ズレとなり一周して考えなくても良い。圧力は言わずもがな。
問題が気柱の共鳴と似ていて、気柱の共鳴条件(特に片側を閉じた閉管のやつ)は変位で説明してあるから固定端反射なんだよね。でも変位で考えるのなら、音叉の右と左から出てくる波の位相差について考えないといけない。
音叉の点音源でなく振動板から音が出ていたら180°位相がズレる(今度は変位が同じで圧力が左右で逆になる)。
Re: (スコア:0)
阪大の教員が実験しないと理解できないレベルなんてさすがに誰も思っていないでしょうし
実験しないと正答が定まらない問題はそもそも入試問題として成立しません。
工学部の物理実験は理論通りにならないことを考える能力を鍛える場でした。
理学部・医学部では実験に対する考え方が違うのかもしれませんが。
# 「必要が無い」≒「しなくてもよい」だったのが最近
# 「必要が無い」≒「してはいけない」になってきて息苦しい……
Re: (スコア:0)
実験系物理の修士を出て物理教師をしてた立場から言わせていただくと。
物理を含む理科全般においては、厳しい実験の検証のうえに構築されてきたものが理論です。
ニュートンが生きていた時代ならいざ知らず、「実験してみたら違った」などという理論は
古典力学系にはすでにありません。
そして、大学入試で出題される程度の問題で扱うのは、全て古典力学の範囲内で行う簡単な
思考実験であり、実験で成否を争うような性質のものではありません。
この話は、条件の設定があいまいでどうとでも取れる出題だったのが問題だったと思います。