・風が吹いた時のドップラー効果の解き方がわからない
ドップラー効果は、大学入試でも頻出なので、様々な場合を想定して試験に臨みたいですよね！
そこで今回は、ドップラー効果において風が縦方向、横方向からふく場合について考えていきたいと思います。
この記事を読めば、ドップラー効果で風が吹く問題の解き方は、完璧にマスターできますよ。
✔この記事の内容
・風が吹くドップラー効果の解き方
✔この記事の信頼性
浪人時に苦手だった物理を、記述模試偏差値65以上、センター試験満点近くまで伸ばした『考え方』や『解き方』について、大切なエッセンスを『ぎゅっと』凝縮してまとめています。
風が吹くドップラー効果は音速が変化するだけ！
ドップラー効果は、音源、観測者、音速3つの速度が関係して、振動数が変化する現象です。
今回のように、風が吹く場合は音速が変化します。
覚えておくことは、風の向きと同じ方向の音速は速くなり、逆に風と逆向きの音速は遅くなるということです！
そんなに難しくはなさそうです！
じゃあ縦方向の風を例に考えてみよう！
縦方向に風が吹くドップラー効果の問題の解法
※いつも通り、まずは自分で考えてみましょう！自分で解くことで、『解くうえで何が足りないのか』が明確になります！
それでは解説していこうか！
解答：縦方向に風が吹くドップラー効果の問題
まずは、ドップラー効果の正方向を決めましょう。
ドップラー効果の正方向は、必ず『音源から観測者方向を正方向』とするのでした。
上の作業は、ドップラー効果の問題で、必ずする作業だよ！
ドップラー効果の公式に入る音速は、音源から観測者の方向にまっすぐ来るときの速度です。
音源から出る音は、同心円状に放出されていて、風が吹くことで音が下に流されるので、少し斜め上に放出された音が観測者に聞こえることになります。
実際に観測者に届く音速は、図のように三角形をつくって、三平方の定理より、
$$V'=\sqrt{V^2-w^2}$$
となります。
あとは、ドップラー効果の公式に代入して、
$$f'=\frac{V'-(-v)}{V'-u}$$$$=\frac{\sqrt{V^2-w^2}+v}{\sqrt{V^2-w^2}-u}・・・答え$$
となります。
こんな感じで、縦方向の風が吹くときは、三平方の定理を使えばOKだよ！
まとめ：風が吹いてもドップラー効果の問題は簡単です
今回は、風が吹くドップラー効果について話してきました。
縦方向、横方向いずれの場合でも、『音源から発生する音速が変化する』ということが大切です！
自分の持っている、問題集の問題も解けるようにしておきましょう。
