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剛速球とドップラー効果
~スピードガンの原理~

2018.04.09
  • #うなり
  • #ドップラー効果
  • #電磁波

プロ野球選手の剛速球,バックスクリーンにはすぐに球速が表示されます.どうやっているのでしょう?

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ご存知のとおりスピードガンによる計測です.計器をボールに向けるだけで速度が測定できます


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実はここで「ドップラー効果」が使われています.救急車の音の高さの変化でおなじみの現象です.

スピードガンでは電磁波を照射します.照射した電磁波の周波数fと飛んでくるボールから反射した電磁波の周波数f’はドップラー効果により変化します(f < f’).この変化から速度が導出できます.


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用いる電磁波は10GHz(1秒間に100億回の振動)という高い周波数のもので,f とf’の差は小さいものです.このような小さな変化を計測するために,照射波と反射波を重ね合わせた際の「うなり」を利用します.

f’- fは計測されるうなりの周波数です.
分母をf’+ f ≅ 2fと近似すれば,うなりを計測するだけで速度が得られることがわかります.

(九州大学 津守不二夫)

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