阪大入試出題ミス

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/07(日) 09:43:12.36

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

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 01:48:45.56

同相はこんな動画しか見つからんのだが。

このビデオは、水晶 (手首の時計の内部など) の相で振動を示しています。28 KHz で行われるこの振動が、ストロボを使用して撮影することができます。詳しくは資料をチェックすることができます: A. カスティリャノスゴメス、物理学のヨーロッパジャーナル、Vol. 34

In-phase mode of a quartz tuning fork
https://www.youtube.com/watch?v=2ozaPdNvgp8

ちゃんとした音叉の動画はあるのか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 02:02:46.67

ちなみに
音叉型水晶振動子の動画であり、音叉ではない。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 08:16:33.01

同相のモードはあるけど、あっという間に減衰する。
よほと特殊な叩き方をしない限り無理。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 08:47:48.49

音叉から数十センチ離れていれば十分に点音源とみなせるよ。

あと、変位波にこだわってる奴がいるけど、
変位波だと見なして正しく考えれていれば今回の出題ミスは
起きなかったわけよ。間違えてしまったのは、
疎密波を変位波だとみなすときの考え方に誤りがあったことになる。
今回の阪大の言い訳では、どのような誤りをしでかしたのかは触れていない。
おそらく素人レベルのミスだろう。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 09:13:25.49

壁での反射で密は密のままだから位相はそのまま、
ということがわかれば今回の問題は易問。
出題者は位相が反転すると勘違いしてしまっただけ。
典型的な「間違いを認めたら死んじゃう」病だね。
センター入試の地理の問題でも同じ病気が発症してるようだが。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 09:34:14.07

おそらく深い考えもなく絃の振動とかと同じだと思ったんでしょうね

ただ原因はともかく、ミスは認めてる
検討委員会を設置したらしいから当初解答例がどうしてああなったのかはいずれ発表があるだろう

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 10:17:48.59

>>334
いや、音叉の振動を逆位相のみ考えていたって発表されてるだろ？反射の部分は全く関係ない。
それが本当かどうかはともかく。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 13:07:03.46

逆位相だから当初解答になったんだよ

自分も最初ほとんど何も考えないで同じ罠にかかった
λ/4を仮定し定在波や弦の振動的な図を書く
音叉の場所で最大→壁は最小→固定端だから位相反転→音叉の場所で最大で強め合う
同じことをλ/2でやると弱めあうからこれでいい！
みたいな

仮に真相はこうでもこんな恥ずかしい発表をするかどうかわからないが

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 15:39:05.99

同相動画まだーーーーーーーーーーー？？？（チンチンチーーーーン！）

音叉の柄を
・平行に振動させる（開いてる方向に平行）→同相
・平行に振動させる（開いてる方向に垂直）→同相
・回転、逆回転させる→ねじれる
・平行振動と回転と逆回転を組み合わせる→ぐにゃぐにゃ

こういうふうにもはや音叉とは言えないような
外力を加えた強制振動しか思いつかないんだが
はよ動画頼むよ。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 16:03:54.48

ポン大のせいで
これから入試をはじめ大学・高校・中学・小学校の教育は
音叉の振動モードは逆相と同相の２つがあるって
意識する必要が出てくるの？
そういう教え方するの？

それが一番問題なんだが
ポン大は分かってんの？

はよ同相動画頼むよマジで

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 16:24:06.18

＞同相のモードはあるけど、あっという間に減衰する。
＞よほと特殊な叩き方をしない限り無理。

力学的にはこれが正解としか思えない。
外力を加え続ける強制振動でしか維持できないだろう。
音叉型水晶振動子のように。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/19(金) 20:50:52.77

>>336
だぶん、そんなとこだと思うよ。定在波で言えば、開口位置に対応するところに
音叉があればいいと思ったんだろうが、実は音叉で疎密が発生するということは、
音叉は変位ゼロの固定端に対応してるんだよね。変位波で考えると、気づきにくい。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 07:49:49.44

>>308
高校物理の範囲から逸脱するので
粗密波の解答は
不要という主張は理解しました。

ただ阪大の解答は
変位波の解答を含んでいるので、
「アホ」「無能」「頭のクソ悪い」
という表現を用いるほどの
間違った解答ではないと考えます。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 10:33:05.42

ペン州大の
http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/rad2/mdq.html
も見て双極放射と四重極放射の違いを踏まえた上で阪大1月12日pdfを見ると
(イ1)音叉の逆位相モードが
(イ2)四重極放射を発して
(イ3)2d=nλ,(n-1)λで強め合う
と
(ロ1)音叉の同位相モードが
(ロ2)双極放射を発して
(ロ3)2d=(n-1/2)λで強め合う
の両方がありうるという論法。
一方、本スレでは(ロ1)が量的に無理だから(ロ3)はないだろうという意見が主流。

で、>>314氏の「はだか音叉の音は遠方では実測困難なほど小さい」を見て思うに…
四重極放射は双極放射に比べて減衰の距離依存が大きいので
音叉形状の非対称性のせいで(イ1)逆位相モードが(ロ2)双極放射に
少しでも結合すると遠方では双極放射が優勢になる
実験してみると案外(ロ3)の結果になるのでは？と

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 11:11:51.72

阪大の説明 PDF は物理的には間違ってない
これは大多数が認めてると思う

何が気に入らないかというと当初解答を正当化するのに同相モードのような珍しいものを持ち出してきたこと
問題の流れと音叉の振動の常識からみて阪大が最初からこのモードを前提に当初解答を作成したとは思えないこと
素直に経緯を説明したほうがよかったのでは？ということ

実験的には強制振動を含めればいろんなモードを励起させることができるのでやる気になればどちらの結果も出せるだろう

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 11:45:00.82

予備校や高校の先生らの疑義指摘に
本学の回答が正しいと答えていた。
そのとき本当に同位相モードを念頭におき
逆位相モードは想定なかったというのか。
信じ難い。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 11:52:06.18

>>343
> 阪大の説明 PDF は物理的には間違ってない
> これは大多数が認めてると思う

認めてないでしょ
大多数は
後付けのみっともない言い訳だと思ってるよ

最初に振動数500Hzと決めて
次に普通の音叉の振動モードを説明してるんだから
同じ振動数で別の振動モードを考えるなんて
問題としてあり得ない

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 12:07:58.95

当初回答を誤りとすれば
1)合格者さらに増える。
2)一度入学を認め9ヶ月経過したものを不合格にはできない。
という政治的判断。現実こうするしかないだろう。
学術的正しさは別のことと素直にいえばいい。
学術的正しさを取り繕う後付けヘリクツ言わずに。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 12:22:48.38

問題の最初に
「振動数500 Hz の音を，必要なだけ長い時間にわたって発し続ける」
と設定し
A-Iで通常の逆位相のモードを丁寧に説明に説明しているのだから
音叉というのはこういうモードで振動するものだ
と受け取るのが当たり前

12日の解説PDFには
「問５においては同位相振動モードで振動していることを前提として問題が作られ
ていた」
と書かれているが，これが本当だとすると
極めて悪質な引っかけ問題だ

阪大の中でも，怒っている人たちは多数いることだろう

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 12:30:28.69

後付けのみっともない言い訳であると同時に物理的には正しい

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 12:37:27.79

入試が高校での習熟度を測るということなら
大学教員が問題作るの無理だ。高校教育課程の専門家じゃないから。

自分とこで学ぶ資質があるかどうかを測るということなら大学教員が作るのは当然だが内容が高校の教育課程に拘束されないなら受験生は大変だ。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 12:43:17.02

>>347
当初の解答は誤答ではないが、
悪質な引っ掛け問題であることは
阪大は認めてる。

だから複数解答OKで次問全員正解
としたというロジックなので、
話の辻褄は合ってる。

阪大のこだわり(意固地になってる点)は
あくまで当初の解答は正解であり、
誤答ではないということ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 13:20:28.16

ttp://www.oran.co.jp/teikyou/handai.html

対高校生では当初回答をも正解とすることに一定の根拠があると。
音叉Ｂモードをもちださなくても。。

>縦波である疎密波が強め合う条件は，基本的に範囲外になります。なので，過去の全国の入試出題例でも，音波の干渉に関する入試問題は，「ドップラー効果」「気柱の振動」「反射なしの直接音」に概ね限られています。

音の反射の位相、過去に出題例なしのよう

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 13:27:47.83

>>351
ここのコメントは的外れだな

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 13:38:23.57

>>350
実際は引っかけ問題じゃなく
出題側が勘違いしていたんだから
素直に謝ればよい

英語の論文まで引用して
言い訳を重ねるのは異常

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 15:01:49.43

当初の解答を間違いにすると在学者の中から不合格になるべき人が出てくるんだからできるわけない

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 15:31:42.28

>>354
それは現段階でもいるはずだろ？
正解者が増えたことで、合格ラインが上がったので。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 16:50:02.13

>>355
当初の解答を間違いとすると
当該の問題を間違ってても
合格する人が一杯出てきて
追加合格が30人で済まないだろ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 17:34:02.18

1)合格者さらに増やすこのは受け入れ体制ができない。
2)一度入学を認め9ヶ月経過したものを不合格にはできない。
という政治的判断。
実際の処理としては実行可能な妥当な選択。
それはそれでしょうがない。学問的な正しさは横においといて。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 19:35:50.45

間違えました。ごめんなさい。

で済んでいたはずの出題ミス。
ここまで醜態を晒したのは出題ミスそのものよりも重大な過失だ。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 19:56:24.46

>>350
いくらなんでも引っかけ問題じゃねーだろｗ
単なる言い訳だよ。誤答で間違いない。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 19:58:40.01

>>356
問題に不備があるわけじゃないからそうはならんよ。
模範解答が間違ってただけ。つまり厳密に言えば出題ミスではなく、採点ミス。
だから、全員が正解扱いということにはならん。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 20:30:13.05

当初　正答設定に誤りがあった。
それはそういことも　まあ　あるだろうさ、　しょうがない。
でもそれを誤りではなかったと強弁するために
音叉の特殊な振動モードをもちだすのは　しょうがない　じゃすまん。
普通に音叉叩いてそんな鳴り方するのかよ。
”普通に叩いて鳴らすと断り書きあるわけじゃない”　からいいのか？
だったらどんなヘリクツも主張できる。
極端な話　特殊な細工して右側（マイク側）には音出ない音叉　だとか。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 20:59:04.65

条件や用語など、問題文でついミスしやすい分野なんだろうか？
2014年の例だけでも

　　筑波大の、前期日程で
http://www.tsukuba.ac.jp/wp-content/uploads/n201402271800.pdf
問題文で、「音源の振動数」とすべき処を、単に「振動数」としてしまった出題ミスとか

　　東京医科大の、1次試験で
http://igakubu-tajiri.com/a/2014-02-09/
問題文で「変位」とすべき処を、「振幅」としてしまった出題ミスとか

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 21:26:27.49

大学の入試関係者の間で
”音、音波は鬼門”
という　言い伝え　があるとかないとか。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 22:15:53.67

【苫米地英人】　宇宙人の存在は明らか　＜世界教師マイトLーヤ＞　ビリーバーって怖いわ　【上念司】
https://rosie.5ch.net/test/read.cgi/liveplus/1516240795/l50

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 22:51:23.28

弥勒菩薩と大阪大学理学部首席入学者はどっちの方が賢いですか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/20(土) 23:04:55.58

>>360
問題文中の数値がおかしかったら，明らかに不備だよ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 00:11:12.71

>>366
不備がないというのは問４ね。
不備があったのは問５で、それは全員が正解となって点数を足されたはず。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 00:31:56.56

関係者が必至だろこのスレ（ぶっそうな文字を避けるためにあえて至と書く）。
論点ずらしとか、明らかにおかしな擁護がある。

いいから早く同相動画を頼むわ。
振動が普通の逆相並みに持続する同相振動な。
その条件も明らかにしてくれ。
議論はそれからだ。

当たり前だが、外力を加え続ける強制振動はナシな。
そんなものは音叉じゃないからな。

音叉には逆相と同相の２つのモードがあるって
教育するときに意識する必要があるかの問題だろ。

どういう振動をするか質問されたとき、２つの振動の仕方があるって答えるのか？
問題出すときもいちいち断りを入れなきゃならんわけ？
これからどうすんだよ、全国的に。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 00:49:49.33

論文提示されてなかった？
読んだら？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 01:26:42.33

音叉の基本的な振動モードは一般に逆位相振動モードであり、逆位相振動モードの方が
実験的に観測されやすいと思われる

阪大の発表自体がこう言ってる。。
でなんで同位相モード前提の方が当初の唯一正答だったのか。
皆が指摘するように反射についての錯誤が真相だろうな。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 08:09:50.67

>>359
問題のリード文で音叉の逆相振動モードを記載してるので、阪大の問4は同相振動を前提としていたという後出し言い訳PDF結果的に引っ掛け

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 08:12:31.54

>>359
問題のリード文で音叉の逆相振動モードを記載してるので、阪大の問4は同相振動を前提としていたという後出し言い訳PDFをもし事実とすれば、結果的に悪質な引っ掛け問題であることを阪大は認めてることになる

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 08:19:23.32

>>360
採点ミスの分で点数が下がる人がいれば、当該の問題が不正解でも合格する人がたくさん出てくるのでは？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 09:46:39.80

>>369
論文なんか持ち出さなくたって
いろいろな振動モードがあるのは当たりまえ

問題に書かれている音叉に関する記述を読めば
出題者が別のモードなんか考えていなかったのは
明らか

使用する音叉は，振動数500 Hz の音を，必要なだけ長い時間にわたって発し続ける

腕の部分をたたくと，ある特定の振動数の音だけを発する

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 10:12:23.80

【大学入試】２０１７年２月京大入試、物理に「解答不能」…予備校講師指摘

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 10:18:53.23

また音波かよｗ
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20180121-00050000-yom-soci

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 11:20:09.79

センターのムーミン問題も似たような展開になってきた。
適当に擁護してくれてた外野もいたのに、
センター側が「ムーミンの公式設定に、ちゃんと根拠あるんですぅ」
と正当性を主張し始めた。出典は頑張って探し出してきた本の記述 (5chからネタ拾った可能性アリ)
そこで意地張っちゃうの？ってとこがそっくり。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 11:29:57.66

どっちも役人的対応なんだよ
文科省、しかも同じ担当事務官が強力に介入してる感じだ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 11:49:24.87

こういうことを考えてみたらどうだろうか？

○　思考実験
アンプに2つの同じスピーカー1, 2をつないでみる。観察するとちゃんと遅れもなく2つの
スピーカーの振動板が完全に同じ前後の動きをすることを確認した。
スピーカー1を原点にあるマイクから距離dにマイクの方を向けて置く、音を出すと聞こえた。
スピーカー2を同じ距離dにマイクの方を向けて置く、1, 2の音を同時に出すと1だけの時より
大きく聞こえた。

さて、スピーカー1はそのままで、スピーカー2を1の反対側、距離-dの位置にマイクの方を
向けて置いて音を出す。このとき、マイクの位置での音は
1)　1つの時と同じ大きさ
2)　1つの時より大きい
3)　1つの時より小さい
4)　まったく聞こえない
どれか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 12:01:03.58

空気を理想気体 pV=nRT, U=Cv RTと仮定すると、
媒質の変位をζ, 密度ρ, 圧力p, 比熱比γ=Cp/Cvには、
　p=-γP0 ∂/∂x ζ
　p=γP0 (ρ-ρ0)/ρ0
　ρ-ρ0=-ρ0 ∂/∂x ζ
である。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 12:32:13.67

>>379
スピーカー1からはマイナス方向に圧力の波が生じると考える。
p1=Asin 2π(t/T+(x-d)/λ)
となるはず。同様にスピーカー2からはプラス方向に圧力の波が
生じるから、
p2=Asin 2π(t/T-(x+d)/λ)
t=一定で
p(x)=-γp0 d/dx ζ
∫ p(x) dx=-γp0 ζ
ζ=- 1/(γp0) ∫p(x) dx
ζ1=- 1/(γp0) A/(2π/λ) -cos2π(t/T+(x-d)/λ)+C1
ζ2=- 1/(γp0) A/(-2π/λ) -cos2π(t/T-(x+d)/λ)+C2
ζ1+ζ2=1/(γp0) A/(2π/λ)( cos2π(t/T+(x-d)/λ)-cos2π(t/T-(x+d)/λ) )+C
=1/(γp0) A/(2π/λ)(-2sin(2π(t/T-d/λ)sin2π(x/λ))+C
x=0で、sin2π(x/λ)=0
だから、原点でζ1+ζ2=C
したがって聞こえない？　かな。wwwww

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 14:23:48.55

>>381
p -> ζはきちんと行かないかぁ。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 14:47:20.85

>>379
便乗バカの思考実験
スピーカを裸で鳴らせば低音が殆ど聞こえないのは誰でも知っている、破れても同様になる。
音波が回折して打ち消すため、板を入れて遮蔽する。普通の音叉の音が離れても聞こえる
のは棒を逆向きの振動モードに設計して回折を打ち消す意味もある。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 15:09:33.44

結局、可算性のあるのは圧力でも密度でもなく変位でしかないという結論かなぁ。
最初に圧力の波を考えるのはNG。最初は空気をどちらに動かしているか、その変位が基本で、
　変位 → 圧力・密度の波
だね。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 15:11:45.22

>>383
それこそ便乗バカだな。それは振動板の前後の波が相殺するという話だ。
ここでのスピーカーはスピーカーの前後の波が干渉しないという前提だよ。
指向性100%のスピーカーなら前後の波は干渉しない。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 15:16:39.50

変位波キチガイか

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 15:17:23.50

>>380
教科書に書いてある
　p=-γP0 ∂/∂x ζ
が怪しいよな。
　p-p0=-γP0 ∂/∂x ζ
じゃないのか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 15:18:35.28

>>386
1気圧に1気圧をたしたら2気圧になるのか wwwww

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 15:23:34.00

>>385
＞指向性100%のスピーカー・・・
そんな話に誰も興味ないわ、ボケ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 15:34:19.95

>>384
＞その変位が基本
古典的な媒質の運動方程式から波動（方程式）を導出する教科書ではそうなってる。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 17:00:39.50

https://twitter.com/y__hiroyuki/status/953571092337106945
京都出題ミス？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 17:07:12.96

でもこの指摘、1つ目はイチャモンだと思うし2つ目は疎密波で考えるべきだろう3つ目は俺がバカすぎてよくわからないが、疎密波で考えて答えが割れるなら確かに問題だな

進行波だろうが定常波だろうが入射波と反射波の干渉だったら同じ気がするんだが
運転手D自身が音を反射させて音源とD間の定常波を作る場合を想定しているのか？？？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 17:10:06.36

しかし2つ目を疎密波で考えるとやはり3つ目は関係ないみたいだな
ならこの指摘はどうなんだ？問題自体が破綻している、とまで指摘なさっているが

阪大の場合も変位波の強め合いを強め合いとしてしまったら答え変わるんじゃなかったか？？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 18:55:55.65

>>389
アホだ、1次元で話をするためには必要だな wwwww

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 19:09:38.45

密度の波と圧力の波と変位の波が全て可算性があるとするとおかしくなる。
ρ1+ρ2, p1+p2, ζ1+ζ2正しいのはどれかだね。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 19:14:09.81

>>391
どうやら阪大の問題と似たパターンですね。
固定端反射とか音源（車）の出す音とその音源から出た音が壁に反射して戻ってきた音との強弱とか…似ている。
また反射の仕方だの、変位だ密度変化だの、定常波だの…似たパターンの議論がされるのだろうか…

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 20:22:41.15

>>392
いや、普通のマイクなら変位波で考えないといけない。
マイクというのは疎密を検出するものではなく、空気の振動につられて膜が移動した量を電気信号に
変換するものだから。そうじゃないマイクもあるが、一般的には少ないな。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 20:39:23.02

>>397
普通のマイクは音圧検出
粒子移動に伴う圧力上昇の結果振動板が変位する
音圧勾配を検出するベロシティマイクというものも昔はあったが今ではまれ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 23:33:52.09

>>398
例えば疎密波で腹の場所は変位波で節になるけど、そういう場所では最初の粒子移動が発生しないので、出力もない。
マイクは圧力を電気信号に変えるというのは正しいけど、音波の圧力変動と変位変動のどちらを検出
するかと言えば、後者だね。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 23:44:01.74

ちなみに、>>399は、無反響室で実験して確認したことがある。
用意したのはスマホとも含めて6種類、全部こうなったな。ただ、音量は0になるというのには程遠く、
せいぜい振幅が2/3になる程度。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/21(日) 23:56:51.62

>>399
本当に無響室で実験したのか？
無響室では定在波は立たないのでnodeもloopもない
進行波では音圧と粒子速度は比例関係にある

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 01:10:47.67

普通マイクは圧力を電圧に変えてるんじゃないのか

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 01:47:53.40

>>373
だから、合格者の点数を下げないためにも、誤答を正答と言いつのってるんでしょうな。
出題者が間違えたくらいだから、そのまま正答扱いしてあげてもいいとは思うけどね。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 03:36:44.57

できるものは出題前に実験しておけば良いのになぁ。
物理は現実でチートできる話なのに。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 04:18:07.99

Δp/p0=-γ(∂ζ/∂x)
変位ζ=Asin2π(t/T-x/λ)
としたとき
圧力Δp=(γp0A2π/λ)cos2π(t/T-x/λ)
でsin -> cosになるから、π/2だけ位相がずれる。
○　圧力の波と変位の波はλ/4ズレる。
○　圧力の波は音叉で左右に同じ符号で移動する。
○　圧力の波は固い壁面で符号を変えずに反射する。
○　変位の波は音叉で左右に異なる符号で移動する。
○　変位の波は固い壁面で符号を変えて反射する。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 05:55:30.35

変位さんは空気が気体であることを理解すべき

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 10:19:48.62

>>391
京大の問題は大学から模範解答が出てないのかな？
だとしたら、阪大と同じ轍を踏んでる可能性はあるね。
最後の設問で n+1/2が正解だけど、n+1のほうにしてるとか？

でもって、解答不能だというクレームは音源のどちら側で聞く
かによって位相が反転する（音叉問題の同位相モードに対応）
可能性があるからってことなのかな？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 10:54:08.95

>>407
「音が強くなる」のが節なら音叉のどっち側でもいいが、腹なら音叉の左右で条件が変わる

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 11:33:52.89

>>406
ただ反射を単に反射ととらえると壁の面で正しいのは変位ζ=0、
圧力波で自由端＝圧力の変化Δpが最大と設定するのはそれなりの根拠が必要。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 16:10:23.61

高校生の知識では、pV=nRTしか気体の知識がないから
理想気体のもう一つの性質である、内部エネルギーが温度だけで決まる。
という断熱圧縮に関する知識がない。断熱圧縮が分からないと音の本質には
迫れない。

ニュートンも最初pV=一定、等温で計算したから音速が上手く説明できなかった。
pV^γ=一定としたのは後のポアソンであり、U=Cv RT, dU=d'Q-pdVである
ことを知らないと高校生の手には負えない。音速が変わることを気にしなければ、
まあ計算できるが、円周率を3にするようなもんだ。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 16:18:38.74

理想気体の内部エネルギーが温度だけで決まるってのはやりますよ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 18:44:54.31

物理学系の暴走は田中角栄が起こした

機械　電気　建築　土木

「日本列島改造論」　土建屋の田中角栄

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 20:25:24.37

>>408
変位波でいえば、定在波の節で音が最大になり腹で最小になる。
京大の問題は音が弱くなる場所を問うているので、腹になる。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 22:10:40.94

既出かもしれんけど、音波を疎密波として見たときの正弦波と、変位波として見た
ときの正弦波は位相がπ/2ズレてることはみなさん納得してますよね？（したがって
密度の最小と最大の場所は変位が０の場所に対応している）

証明：
ある瞬間の地点xにける変位の大きさがa*sin(x) だとすると（ただし、振幅a<<1）、
[x, x+dx]の区間の空気は[x+a*sin(x), x+dx+a*sin(x+dx)]の区間に移動してること
になる。したがってx+a*sin(x)≃ x における空気の圧縮率（＝線密度比）は、
{x+dx+a*sin(x+dx)- x - a*sin(x)}/dx=1+a*cos(x)　
となる。つまり、地点x における密度の変化量は a*cos(x)=a*sin(x+π/2)となり、
変位波の位相とπ/2ずれている。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/22(月) 23:26:33.98

変位ではなく粒子速度を使うと位相が一致する
(音圧)/(粒子速度)は媒質によって決まる値をとり音響インピーダンスと呼ぶ

音圧←→電圧
粒子速度←→電流
と対応させると分布定数回路と同じ方程式になる
電気回路が得意な人は複素表示も使えて便利

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 00:57:09.40

この入試問題に関して話すのであれば、変位波との関わりで論じなきゃ意味ないから。
ましてや電気回路のアナロジーを持ち出されても、はぁ？って言われるだけ。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 03:09:23.38

圧力波の反射を考える。理想気体だけではないので、
K=γP0として、
Δp=-K ∂ζ/∂xとする。K: 体積弾性率
前のエネルギーの流れI=1/2ρω^2A^2v
とすると、ζ=Asin2π(t/T-x/λ)を上の式の通り微分してみて
係数を比較し、v=√(K/ρ)=λω/2πを使って整理すると、
I=1/(2√(ρK)) ・Ap←圧力波の振幅
ωもvも消える。圧力の波＝エネルギーの流れそのものらしい。
これを、
○　入射波のエネルギー＝透過波のエネルギー＋反射波のエネルギー
○　連続だから、境界面で入射波の振幅A＋反射波の振幅B＝透過波の振幅C
と決めると、
B=A+C
1/(2√(ρ1K1)) ・A^2=1/(2√(ρ2K2)) ・B^2+1/(2√(ρ1K1)) ・C^2
となる。
C=(√(ρ2K2)-√(ρ1K1))/(√(ρ2K2)+√(ρ1K1))
ρ2K2>ρ1K1ならプラス、固いものに当たったら同じ波が返ってきそうだ。

http://iup.2ch-library.com/i/i1884335-1516644496.jpg

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 05:06:24.97

>>415 >>416
間違ってはないんだよなぁ。
問題は音を検知しているセンサーは電圧計なんですか、電流計なんですか、それとも電力計なんですか？
という話になる。
電圧計=圧力センサー説　Δp=-γp0 ∂ζ/∂xで変位波からπ/2、λ/4ズレたところで大きくなる
電流計1＝媒体の動き説変位波と同じところで大きくなる。定常波を視覚化させるための細かい
発泡スチロールのビーズのようなもの、変位波の振幅を感知する。
電流計2=媒体の速度説 ∂ζ/∂tを感知する。圧力センサーと同じでπ/2、λ/4ズレたところで大きくなる
電力計=仕事率説　圧力×速度で決まるセンサー、
W=(P0+ΔP)(∂ζ/∂t)とすると、(P0-γp0 ∂ζ/∂x)(∂ζ/∂t)で決まる。正弦波と考えれば、
P0(cos φ- α cos^2φ)という感じになる。cos^2φ=(1/2)(1+cos2φ)だから、周波数が2倍の波
との合成波になる。

位相のズレた交流電源に計器をつないでどこが最大ですかと言っているようなもの。さてどれだ？　www

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 08:20:19.11

>>416
どうしても変位で検討したいならそれでもよい
変位と粒子速度の振幅は周波数が同じなら単に比例するだけだから
干渉や反射の様子が両者で違ったりもしない

音の大きさは音圧なり粒子速度（変位でもよい）の振幅で決まる
定在波の場合は干渉の結果位置により振幅が変化する

>>418
進行波の場合は電圧と電流（音圧と粒子速度（or変位））には比例関係があるからどちらでも同じになる
定在波の場合は両者の大小関係は相反するし100%反射なら電力（時間的平均）はゼロ（波はエネルギーを運ばない）

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 10:04:00.22

>>418
とんちんかんにもほどがある。
音が大きいかどうかなんだから圧力センサーに決まってるだろ。そんな自明な
ことでぐだぐだ見当違いのことを言ってるようじゃ決定的にダメ。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 10:10:48.41

簡単なことなのにそんな回りくどい説明してるようじゃね

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 11:27:58.49

>>419
変位波でも疎密波でもいいけど、要は定在波となった場合、どこで音圧が最大
最小になるかでしょ。疎密波の場合は腹が最大で節が最小になるのは自明だけ
ど、変位波の場合には逆になるということをうっかり忘れがち。

でもって、簡単のために100%反射で考えれば、音源と壁の間は定在波になる
わけで、どこの音圧に着目するかというだけの問題になる（京大の問題はこれ？）。
だから、音源位置で音が最小になるのはそこが変位波の腹という、固定端ー自由端
の共鳴条件と同じになる（疎密波だと壁が自由端で、音源位置が固定端になるが
これは直感的にはわかりにくいかも）。

一方、阪大の問題の場合、壁と反対側に進む波に関しては反射波と同じ方向に
進むので重ね合わせても進行波。だから、振幅が最大になるかどうかで考えれ
ば、疎密波だろうが変位波だろうが、両者の位相が一致してれば最大で、逆
位相ならば最小になる。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 11:30:04.73

片方閉管片方開管の気柱があるとする。ここに定常波を作る。
理屈から考えて、長さLは(λ/4)(2n+1)
じゃあ、この閉管側の底に出題されたマイクだか音響センサーを置いた
とき、その信号はどうなるか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 11:37:17.56

補足：
京大の問題で条件が定まらないので解答不能というクレームがついたのは
音源位置で聞くといっても、どっち側で聞くのかで条件が異なるということ
なんだろうね。常識的には壁側だとは思うけど、曖昧ではある。
壁の反対側で聞いた場合、逆方向に出る波が同相か逆相か両方の場合があり
うるので、答えが定まらない。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 11:39:08.00

>>423
疎密波で言えば定在波の腹だから当然最大値。
その点での空気の変位は０だけど、そこに空気が寄せられたり、逃げたりで
圧力は変動する。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 11:40:36.90

>>420
電圧と電流の位相が違う交流電源に電圧計と電流計をつないで、
さ、いつが最大ですかというようなもの。いや何をつないだのかはっきりしない。
実際、変位がまったくなくて圧力を検知できるセンサーはないし、どっちも
微少な音の仕事をとらえているが、どちらが重要か違うだけ。

位相がπ/2ズレていたら、まったく仕事は取り出せないのは常識。

変位がsinの音の仕事率は圧力(p+Δp)と変位の時間変位(∂ζ/∂t)が同じ
cosになるから仕事率はcos+cos^2の形を取る。cos^2は(1+cos2)の
形を取るから、一筋縄ではいかない。音の仕事率どこでも常に0になるところは
ない。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 11:42:47.63

>>425
では変位波を使わずに気柱の底が疎密波の最大値になることを証明せよ。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2018/01/23(火) 12:19:39.16

人間は圧力で聞くと教科書に書いてある