義達祐未『振動する気柱』

振動する気柱

９/４の高校講座物理のまとめだよ～
遅くなってごめんよぅ

そんなわけで、
今回のテーマは『振動する気柱』という事でした

まず、『気柱』というのは、

“空気の柱”

番組の中では試験管を例にあげていましたが、試験管の中に何も入っていなくても空気は入っていますよね
つまりこのような管の中の空気の柱を気柱と呼びます

フルートやクラリネットなどの管楽器に息を吹き込むと音が出る
これは“気柱が振動する”ために起きる現象だったんですね

気柱の振動の秘密を知る前に
エネルギーにも相性があるという事を学習しました

エネルギーとは、“～する”

つまり、私たちがなにか物を“押す”ことだったり
振動する音叉を水に入れると水を“弾き飛ばす”ことをエネルギーと呼ぶんでしたね

番組では音叉の共鳴で実験しました
相性の合う音叉が見つかり、それは振動数が等しいもの同士でした

それを確かめた後に、
水を入れて気柱の長さを変えたメスシリンダーを３つ用意して、
音叉との共鳴を確認しました

するとある一つだけが共鳴しました

気柱も、長さによって相性のいい振動数が違うということがわかりました

物体にはそれぞれ振動しやすい振れ方があり、それを“固有振動”といいました

つまり相性がいいとは、

固有振動数と同じ振動数を外から加えるとエネルギーを効率よく受け取っていてよく震えているということだったんですね

それから、閉管や開管の気柱の振動の様子を観察しました
以前学習した定常波が見えましたネ

閉管の閉端が定常波の節になっていたのは、空気が振動しにくいので固定端反射だったからで、
開管の管口が定常波の腹になっていたのは、空気が振動しやすいため自由端反射となっていたからなんですね

そしてそして、雑音の変身

実験では、色々な長さのパイプを使って雑音を音色に変えました

雑音というのは沢山の振動数を持った音だったんですね

パイプは、そのパイプごとに持っている固有振動数に相性の合う音だけに共鳴するため、
沢山の振動数を持つ雑音でも、相性に合うものだけに反応し