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■ドップラー効果
  • 実験T 『直線運動のドップラー効果(音源が移動する場合)』
    • (1) パソコンにマイクを接続し、オシロスコープ機能に設定をする。
      (2) 静止したブザーの音をマイクで取り込んで録音し、その振動数 f0 を測定する。
      (3) ブザーを手に持ち(もしくは、定規に固定する)、マイクと水平に保ちながら左右に速く振る。
      振るときの速さは、なるべく一定となるように注意する。
      なお、棒の先にブザーを付けて振ると、音源の速度をより速くすることができる。
      (4) (3)の音をパソコンに録音する。
      このとき、1回だけではドップラー効果が分かりにくいので、何回か左右にブザーを振り、その音を録音する。
      ※録音時間は、[入力設定]で、4秒、または8秒に設定しておく。
      (5) 取り込んだ音の振動数を測定し、(2)で求めた振動数 f0 と比較し、ブザーがマイクに近づくときは、振動数が f0
      よりも大きく、遠ざかるときは、f0 よりも小さくなるということを確認する。
      なお、ブザーがマイクに近づくときと遠ざかるときとの違いが分かりにくい場合は、取り込んだ音を再生し、
      音の波形のどの位置で対応しているかを確認してからその部分の振動数を測定すると良い。
      (6) さらに、ブザーを振る速度をより速くして音を取り込み、振動数の変化を測定する。
      (7) また、温度計で室温 T を測っておき、次式
       V = 331.5+0.6T
      から、音速 V を求める。
      [参考の実験素材]
      409
      :音計測ソフトの使い方4


    実験U 『直線運動のドップラー効果(観測者が移動する場合)』
    • (1) パソコンにマイクを接続し、オシロスコープ機能に設定をする。
      (2) 音量を変えずに楽器や声で音程の異なる音を出し、マイクで取り込む。
      (3) マイクを固定し、このマイクから10〜20cm離れた位置でブザーをマイクと水平に振る。
      (4) (3)の音をパソコンに録音する。
      このとき、1回だけではドップラー効果が分かりにくいので、何回か左右にブザーを振り、その音を録音する。
      ※録音時間は、[入力設定]で、4秒、または8秒に設定しておく。
      (5) 取り込んだ音の振動数を測定し、(2)で求めた振動数 f0 と比較し、ブザーがマイクに近づくときは、
      振動数が f0 よりも大きく、遠ざかるときは、f0 よりも小さくなるということを確認する。
      なお、ブザーがマイクに近づくときと遠ざかるときとの違いが分かりにくい場合は、取り込んだ音を再生し、
      音の波形のどの位置で対応しているかを確認してからその部分の振動数を測定すると良い。
      (6) さらに、ブザーを振る速度をより速くして音を取り込み、振動数の変化を測定する。
      (7) また、温度計で室温 T を測っておき、次式
       V = 331.5+0.6T
      から、音速 V を求める。

    実験V 『円運動のドップラー効果』
    • (1) パソコンにマイクを接続し、オシロスコープ機能に設定をする。
      (2) ひもを付けたブザーを頭の上で一定の速度で回転させる。
      このとき、マイクと同一平面上でブザーが円運動をするように注意する。
      (3) (2)の音をパソコンに録音する。
      このとき、1回だけではドップラー効果が分かりにくいため、ブザーを何回か回転させる。
      (4) 取り込んだ音から振動数の変化を観察する。
      また、振動数が最大・最小となるのはどのような位置にブザーが来たときであるかを調べる。
      ※振動数が最大となるのは、円の接線方向にマイクが向かうとき。
         最小となるのは、接線方向からマイクが遠ざかるとき。