阪大入試出題ミス
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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 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 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。 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? >>360
問題文中の数値がおかしかったら,明らかに不備だよ >>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。 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。 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。 >>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 >>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 >>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? >>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 【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 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。 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 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? 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。 >>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 >>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。 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。 >>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。 >>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? >>386
1気圧に1気圧をたしたら2気圧になるのか wwwww >>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 >>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。 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??? 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?? >>389
アホだ、1次元で話をするためには必要だな wwwww 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。 >>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… >>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。 >>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 >>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。 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。 >>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 >>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。 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。 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。 >>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? >>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 >>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。 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。 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 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 >>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。 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。 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 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。 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 >>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 >>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) >>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。 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 >>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。 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? 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。 >>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。 >>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。 >>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。 >>427
疎密波が自由端反射(壁の応力があるので反射波も圧力は変わらず同位相)
することから自明。 >>426
定在波が立てば当然仕事は取り出せる。バカだろお前。 バカだろ、は言い過ぎだったな。撤回して謝罪する。
あんまり頭が良くないね、というべきだった。 >>430
空気の波では圧力と媒質の速度の位相がπ/4しかズレないからなぁ。
電気のように位相差が決められれば、仕事は取り出せないな。
仕事率の波を計算してみると分かる。 >>429
言葉で自明というぐらい不確実なことはない。 >>432
そもそも音波を電流で置き換えてる時点でアウトでしょ。
物理的センスゼロ。 東京大学 理T 入学試験 物理
解答用紙
問1 自明
問2 自明
問3 自明
問4 自明 こんな簡単なことを電流だのなんだので説明しようとしてる... 阪大はともかく京大はそんな簡単なことじゃない
ちょうど音源の位置、壁側と壁の反対側で変位がどうなるか正しく説明できるか?
そのときの音圧はどう?
>>422 さんなら正しく答えてくれるだろうけど >>428だから、音源と観測者の位置関係は解答に影響しない >>439
ってか、>>422に分かりやすく書いてあるだろ。そんなことすら理解でき
ないような馬鹿にはどう説明しても理解できないだろう。呆れるわ。 過去に音響工学やってた(部署が廃止になったけど)
だからマイクとかは専門(だった) なっとく。
ところで、音圧ではなく変位を拾うタイプのマイクがあるっていう話だけど、どういう
原理で動作してるんですか? まああまり茶化したらいけないんだろうが、
ある力Fが働いているとする。単位面積辺りならpになる。
1tの力が働いているとすると大変な力ですね、となる。しかし1mm動くとその力はなくなる
と言われる。大した力なんだろうか? 1000[kg]・9.8[kg・m/s^2]・10^-4[m]で
9.8[J]となる。じゃあ、1[kg]・9.8[kg・m/s^2]・1[m]と同じだ。次元はエネルギー
になる。
これは本質じゃないのだろうか? いや、仮想仕事の原理がある。δxだけ力の働いている
ところをずらす。これで力学を語るのが解析力学である。古典力学から場の量子論まで
この話で通していく。 >>445
sageで書かずにIDを明かしてくれませんか?
トンデモさんはNGにしたいので、お願いします。 >>444
自己レス。リボンマイクっていうのがあるんだね。
空気の流れと一緒に移動する金属箔(圧力じゃなくて、空気抵抗で風速を検知してる
ことになるのかな?)の動きで起電力を得るという。
それだと変位波の定在波の腹で人には聞こえないはずの「音」が拾えちゃうねw >>444 みて>>447 読むと「リボンマイクは変位センサ」と勘違いするひと出そうだから
補足しとくと…
両側オープンのリボンは圧力傾度センサ 圧力の波なら、左右に対称の同符号の波、壁面で鏡像反射。
でOKで、単純に終了なんだがなぁ。 圧力波でも左右に逆位相ででるケースもあるからそう単純でもないような。 結局阪大はあの強引な言い訳を押し通すんだな。
音叉をフツーに叩いたり振ったりしてあのモードで鳴り続けることがあるのか。。。 京大はどうなったのかな?
解答が一意に決まるという結論に持って行くとしたら、
・変位波か疎密波か→どちらであれ、「壁で固定端反射」して音源で弱めあうという条件は
壁と音源位置が節になる定在波になるので解の一意性は保たれる
・音源のどちら側での強弱か→壁と反対側での位相条件が明示してないので、暗黙裏に壁側とすべき
っていう回答になるのかな?
ちと無理があるけど、なんとか言い抜けられるといえば言い抜けられるかも。 >>454
京大に間違いはないよ。
証明せずに戯れ言を言うなよ wwwww 物理学もおもしろいけどネットで儲かる方法とか
グーグルで検索⇒『羽山のサユレイザ』
1YO5X 京大も間違いを認めて追加合格だとさw
ま、そうなるわな。 >>455
残念だったな
追加合格何人になるんかな
今更だろうが ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています