問題 3
周波数 の音源が静止した観測者に向かって、空気中の音速 より小さい速度 で直進する。観測される周波数を求めよ。 糸・滑車・電源・光学装置は記述どおり理想的とし、指定されていない効果は無視する。符号規約を明確にし、各段階で用いる物理法則を示 最初に選んだモデルと符号規約を最後まで保つ。中間結果も同じ規約で用い、答えの次元が物理量に合うことを確かめる。 (a) 物理関係式を立てる。(b) 中間量を求める。(c) 答えを導き、条件と単位を確認する。 まず物体の運動方向、拘束条件、境界での状態を図に対応させると、必要な未知量と方程式が明確になる。式の両辺は同じ次元であり、特別な場合に既知の基本法則へ戻ることも確かめる。数値を代入する場合はSI単位を用い、近似を適用する前提が保たれているか確認する。 数式の符号は選んだ座標と物理的な向きに対応する。結果を得た後、対称性やエネルギー収支など別の観点でも整合性を確かめる。
problems.proof.stepOf
problems.proof.analysis
測定量の定義を使い、中間結果をこの設問の答えに変換する。 これは設定したモデルと符号規約に整合する。
problems.proof.pitfall. 解を選ぶ前に物理条件と単位を確認する。