共通テスト（理科） 過去問
令和6年度（2024年度）本試験
問12 (物理基礎（第3問） 問3)

前問で求めた音の速さは約330m/sでした。
これが教科書で習う340m/sよりも小さいことが当問で指摘されています。
その理由として挙げられた5択のうち、正しい2つを選ぶ問題です。

正答は「aとd」であり、「太鼓を叩く前にスタートして音が届いた後にストップ」と、「太鼓を叩くと同時にスタートして音が届いた後にストップ」の組み合わせです。

前問でも述べた通り、
速さ=距離÷時間
です。

速さが予想より小さくなったということは、距離が140mと一定なことを考えると、「時間がのびた（長くなった）」ということを示しています。

よって時間が長くなるが適当となります。

ここで（a）～（e）の状況について考えていきましょう。

（a）
ストップウォッチが「太鼓を叩く前にスタート」し「音が届いた後にストップ」したということは、計測した時間はより長くなっていることを意味します。
よって（a）は適当となります。

（b）
ストップウォッチが「太鼓を叩くと同時にスタート」し「音が届く前にストップ」したということは、計測した時間はより短くなっていることを意味します。
よって（b）は不適当となります。

（c）
ストップウォッチが「太鼓を叩くと同時にスタート」し「音が届くと同時にストップ」したということは、計測した時間は、理論値とほぼ同じ理想的な数値になっていることを意味します。
素晴らしい反射神経であり、このときの数値を使えば音の速さは理論上のものとほぼ一致するはずですが、残念ながら当問では（c）は不適当となります。

（d）
ストップウォッチが「太鼓を叩くと同時にスタート」し「音が届いた後にストップ」したということは、計測した時間はより長くなっていることを意味します。
よって（d）は適当となります。

（e）
ストップウォッチが「太鼓を叩いた後にスタート」し「音が届く前にストップ」したということは、計測した時間はより短くなっていることを意味します。
よって（e）は不適当となります。

上記のことから、（a）と（d）の組み合わせの選択肢を選びましょう。

音の速さは距離 ÷ 時間で計算されます。実験の距離（140m）は一定であるため、計算された音の速さが本来の値よりも小さくなったということは、分母である測定された時間が本来よりも長かったことを意味します。

(a)音が届いた後 実際の音の伝搬時間よりも早く計測を始め、遅く計測を終えているため、測定時間は本来より長くなります。
(b)音が届く前に止めてしまっているため、測定時間は本来より短くなります。
(c)音が届くと同時 正確に測定できており、測定時間は本来と同じになります。
(d)音が届いた後 止めるのが遅れたため、測定時間は本来より長くなります。
(e)実際の伝搬時間よりも遅く計測を始め、早く止めているため、測定時間は本来より短くなります。

解答　aとd

解説

教科書の値と比べて実験結果から得た音速は小さかったことが

問題文で述べられています。これに整合する原因の選択肢を選ぶ問題です。

(速さ)=(距離)÷(時間)　です。

速さが小さくなった原因が時間にあったとすると、

時間が長かったということになります。

実際に音が140m伝達するのにかかる時間よりも

ストップウォッチの時間の方が大きくなってしまっている選択肢を

選ぶことになります。

各選択肢を要約すると、

(a)早くスタート・遅くストップ

(b)早くストップ

(c)ずれなし

(d)遅くストップ

(e)遅くスタート・早くストップ

となります。よって答えは　aとd　となります。

（cは教科書に近い結果になり、bとeは逆に音速が大きくなるはずです。）