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阪大入試出題ミス

1ご冗談でしょう?名無しさん [sage]
AAS
このたび、本学において、平成29年度大阪大学一般入試(前期日程)等の理科(物理)における
出題及び採点に誤りがあったことが判明いたしました。
そのため、改めて採点及び合格者判定を行い、新たに30名を合格者としました。
(以下略)
www.osaka-u.ac.jp/ja/news/topics/2018/01/06_01

ここにも問題掲載
http://takupath.net/oosaka-uni-mistake-3681

2018/01/07(日)09:43:12.36(???.net)


791Ken

AAS

NG

此処で疑問が発生する。マイクが左にある場合は、どうなるか。左から出た
変位波が直接マイクに届く、壁で反射した変位波は、位相反転し右に向かう。
それがマイクに届く、この場合、一方しか位相反転していないから、大きくなる
条件は、2d=(n−1/2)λとなる。別の塾講師は、左では、定在波が
出来るから、定在波の腹や節を観測する事になり、マイクの位置に依存すると
述べている。更に、此れは高校物理の範囲外で、大人の事情でもあると述べて
いる。

2019/10/10(木)15:33:35.14(HItlD08t9)


792Ken

AAS

NG

物理学の基本原則:一つの現象を表す場合、一つの方程式で表す事が基本で
ある。もし、マイクの位置で現象が変わるなら、マイクの位置を示す変数を
組み込んだ式を作るべきである。次の式は、ほんの冗談であるが、(d)は
壁と音源の間隔、(m)は、音源からのマイクの位置、(m)が負の場合は
左にある。 2d=(n−(1/4)+(m/(4*|m|)))λ、後方
の(|m|)は、(m)の絶対値。この式で有れば、マイクの位置が左右で
異なった結果を出せる。但し、この式は正しくない。

2019/10/10(木)15:34:03.02(HItlD08t9)


793Ken

AAS

NG

常識からも矛盾が分かる。マイクが音源の左か右かで結果が異なる場合、
一次元では、音源からの距離で音の大きさは変わらないから、右で音が
最大になる様に調整すると、左で無音になる。音源の1cm右で最大を
観測すると、左1cmで無音になる事になる。あり得ない現象となる。
この事から、音源の左右の変位波は、同位相とすべきである。今度は、
密度波の問題が起こる。壁では、同位相で反射すると述べているが、式が
合わなくなる。

2019/10/10(木)15:34:26.87(HItlD08t9)


794Ken

AAS

NG

高校教師や塾講師は、密度波は固定端で「密は密、疎は疎」で反射する
と述べている。この呪文は間違いなのか。壁に単一パルス波を反射させる
実験をすると、確かに、呪文通りの波形を観測出来る。この事から、
固定端で、変位波は位相反転し、密度波は反転しないと言われてしまう。
変位波、或いは密度波の、片方だけが位相反転した場合、エネルギー
保存則が破綻する事を忘れてはならない。

2019/10/11(金)13:46:29.44(wsFztyWjj)


795Ken

AAS

NG

此れが起こる原因を探る。変位波と密度波の座標系を定義する。
変位波のベクトル矢印が、右向きを正とする。当然、力が働いている方に
圧力(密度)が高い場所が出来る。エネルギー保存則の要請から、変位波
と密度波には、90度の位相差がある。因って、変位波の山の90度右に
密度波の山がある事になる。此れは定義であるから、入射波、透過波、
反射波、全てに適応される原則である。進行方向が変わっても、変えては
いけない原則である。

2019/10/11(金)13:47:02.97(wsFztyWjj)


796Ken

AAS

NG

此処で、自由端反射を考える。左端に自由端があるとする。前述の波列が
左に向かう。変位波の後を追う様に密度波が移動する。反射で進行方向が
変わる。変位波は、何の制約も受けず方向転換する。丁度、紙面に描いた
図を左右逆にする様に裏返す。すると、変位波と密度波の位置関係が逆に
なる。前述で述べた原則から、位置関係を補正する。密度波は変位波の
90度左に来ているから、合計180度分右に移動させる。この事から
自由端で、密度波が位相反転すると見えてしまう。

2019/10/11(金)13:47:26.45(wsFztyWjj)


797Ken

AAS

NG

固定端では、どうなるか。波列が左端に到達すると、一旦停止して右に
向かう。この時、変位波は位相反転する。波列の位置関係は変わらない。
しかし、自由端反射では、密度波の位置を強制的に右に移動させた。
今回も、進行方向が変わったのだから、必然的に移動させる。
変位波が位相反転したら、表裏一体の関係にある密度波も位相反転する。
位相反転した分と、強制的に右に移動させた分を合わせると、位相反転
が無かった事と等価になる。「密は密、疎は疎」で反射した事になる。

2019/10/11(金)13:48:02.64(wsFztyWjj)


798Ken

AAS

NG

パルス反射実験で、現実に観測される現象から、固定端で密度波は、
位相反転しないとするのは、誤りである。相対性理論の要である、
光速度一定の原理では、観測者が如何なる状況に有っても、観測者から
見た光速度は、一定に見える。その所為で、時空間が歪み、浦島効果を
観測出来る。音波の場合も、同じ現象を観測者が位置を変えて見ると
座標系定義が崩れてしまうから、補正が必要になる。

2019/10/11(金)13:48:25.27(wsFztyWjj)


799Ken

AAS

NG

その補正が実体験として観測される。理系大学生であれば、媒質の異なる
境界面で起こる音波の反射を、媒質の音響インピーダンスを組み入れた
波動方程式を解いて見れば分かる。固定端反射では、変位波、密度波共に
位相反転し、自由端では、何方も位相反転しないとなる。一部の高校教師
は、値が変化する場合を自由端だと言う者もいる。固定端で密度波の値が
変化するのは媒体の動きが出来ない為、押し競饅頭状態になるからである。
固定端で、変位波は固定端反射し、密度波は自由端反射すと言う様な事は
言ってはいけない。

2019/10/11(金)13:48:50.34(wsFztyWjj)


800ご冗談でしょう?名無しさん [sage]

AAS

NG

2019/10/29(火)00:26:13.42(???.net)

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