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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…
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。
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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:実験は？ (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。