救急車のサイレンの遊び方
- テストを選び、カードでサイレンの音、救急車の速さ、聞こえた音を読もう。
- 近づくときは f' = f·v ÷ (v − v_s)、遠ざかるときは f' = f·v ÷ (v + v_s)、v = 340 m/s を使おう。
- 予想を入力してスタートを押そう。救急車の前で山がつまるようすを見よう。
- オレンジの点線を、グラフの聞こえる音とくらべよう。
ドップラー効果
波を出すものが動くと、その前の波はつまり、後ろの波は引きのばされます。音は空気中をいつも同じ速さ、約 340 m/s で進むので、つまった波はより多くあなたにとどき、高い音に聞こえます。のびた波はとどく回数が少なく、低い音に聞こえます。サイレンやレーシングカーが通りすぎるとき音が変わるのはこのためで、近づくときは高く、通りすぎる瞬間に急に下がり、遠ざかるときは低くなります。速さ v_s で動く音源では、前の音は f·v ÷ (v − v_s)、後ろの音は f·v ÷ (v + v_s) です。光でも同じことが起こります。警察や気象のレーダーははね返ってきた波の振動数の変化から速さを測り、天文学者は遠くの銀河の光の赤方偏移から、銀河が私たちから遠ざかっていることを知ります。
学習に絞ったモデル
音は風のない静かな空気の中を 340 m/s で進み、聞き手は止まっています。救急車は一定の速さでまっすぐ走り、サイレンの音は変わりません。道路の図では、山が見えるように音を本物よりずっとゆっくり表示していますが、救急車の速さと音の速さの比はそのままです。道のわきのグラフは、救急車が近づく速さを使い、通りすぎる 2 s 前から 2 s 後までを表示します。音がとどくまでの時間は考えていません。2%以内の答えは正解です。