共通テスト物理問題：音の速度とドップラー効果の理解

共通テストの問題では、音の速度やドップラー効果を理解して解く必要があります。今回は、救急車がサイレンを鳴らしながら近づいてくるというシナリオに基づいています。問題の設定に対する解法や音の合成、ドップラー効果についての基本的な理解を深めるための解説を行います。

問題の背景：救急車とサイレンの音

問題にあるように、救急車が20m/sで近づき、音の速度は340m/sです。この設定では、音の速度や物体の速度を考慮しながら、音の変化を求めることが重要です。また、風の影響がないという条件も示されており、音の速度は一定であると仮定します。

ドップラー効果と音の変化

ドップラー効果は、音源と観測者の相対的な動きによって音の周波数が変化する現象です。救急車が近づいてくると、音波が圧縮され、観測者には音が高く聞こえるようになります。逆に、救急車が遠ざかる場合、音波は引き伸ばされ、低く聞こえます。これにより、音の周波数が変化し、音の「高さ」や「強さ」も変わります。

問題の解法と計算

問題の答えが2.1である理由は、音の周波数変化を計算した結果に基づいています。ドップラー効果によって、音の周波数が変わり、サイレンの音が通常より高く聞こえるという現象が起きます。この効果を数値的に求めるためには、音源の速度、観測者の速度、音の速度を元に計算を行う必要があります。

音の合成とは？

音の合成は、複数の音波が重なり合う現象ですが、この問題では音波が一方向に進むため、合成について考慮する必要はありません。音の合成は、例えば異なる音源が近くで同時に鳴っている場合に影響を及ぼしますが、今回は単一の音源（救急車）についての問題です。

まとめ

共通テストの物理問題では、ドップラー効果や音の速度の理解が求められます。問題を解くためには、音源と観測者の相対的な速度、音の速度などを考慮して、音の変化を計算する必要があります。また、音の合成についての理解も重要ですが、今回の問題ではその影響は関係ありません。正しい理解と計算を通じて、問題を解決することができます。