開管共鳴と定常波

共鳴について、
https://kou.benesse.co.jp/nigate/science/a13p09b …
には、定常波が出来ると書いてあります。

定常波について
https://www.yukimura-physics.com/entry/wave-f13
には、振幅が元の波の２倍になると書いてあります。

共鳴で、定常波が出来るときに、
右の開口端から帰ってきた波が、左の開口端に来た時には、どうなるのでしょうか・
１．突然消える。
２．左の開口端から出て行って、戻っては来ない。
３．左の開口端で反射して、管の中に戻って行く。

共鳴が起こっているときの、管の中の音圧は
１．入力音（最初のURLのスピーカー）の音圧の２倍
２．３倍、４倍、、、、とかなり大きくなる。

以上、よろしくお願いします。

No.2 ベストアンサー 回答者： 人は皆親戚 回答日時： 2023/03/23 18:33

振幅が元の波の２倍になると書いてあるのは共鳴では無くて進行波と逆走波が干渉して出来る定在波のことです。

開管共鳴で定常波が出来るときに、
右の開口端から帰ってきた波が、左の開口端に来た時には、
３．左の開口端で反射して入力波と重なって2倍になって管の中に戻って行って、
音圧が入力波と重なって・・・が繰り返されてどんどん大きくなって入力音の数倍大きくなりますが、管内空気抵抗分で一定音圧になります。
共鳴度合いQ値は入力音圧から何倍になるかの値です。

共鳴管の開端で空気は大きく動いて振動する所は音圧変化が最小の固定端になって開口端補正部から共鳴音が出ます。

管が閉じている端では空気は大きく動かないが疎密の音圧変化が大きい自由端になって音が大きくなります。

耳やマイクは大気圧を基準にして高気圧密と低気圧疎が交互に伝搬する疎密の縦波音波の振幅距離の大きさの音圧変化で音圧を感じるのでオーディオ界では音圧図を使いますが、
物理教育だけが空気の動く横波速度図を使って間違い説明するので腹、山、谷の説明が逆になって皆が錯誤するので止め欲しいと提言します。

ボールの速さや加速度Gや地震や打撃など一定方向に動く速度は速度図の方が分かり易いですが、
振幅では変位距離を縦波で表さないと大きさが分からないで錯誤します。

http://sirasaka.seesaa.net/article/485127899.html

https://www.youtube.com/watch?v=NNBFM2oV-N4

この回答へのお礼

ありがとうございます。

私が見たURLでは、定常波が2倍の音圧になると書いてありました。
定常波と定在波の区別をしていない記述もあります。
何度も往復して音圧が上がる場合の計算式が見当たらないのが
残念です。
たぶん、高校生向けのHPだからでしょうね。

往復する場合の計算式が無い、などと文句を言わないで、
自分で計算してHPに公開すれば良いことですね。

また、蓋が動く場合の計算は難しいことも
教えていただきました。
焦らないで、量子力学の本を読んでみます。

現実の問題を考えると、教科書に書いてないことを
扱わなくてはならないので、いろいろ困っています。
今後とも、よろしくお願いします。

お礼日時：2023/03/23 23:28

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2023/03/23 14:10

＞１．突然消える。

＞２．左の開口端から出て行って、戻っては来ない。
＞３．左の開口端で反射して、管の中に戻って行く。

共鳴しているのですから、もちろん「３」です。

＞共鳴が起こっているときの、管の中の音圧は

前にもお答えしたように、端部での「透過/反射」の比率と、音波自体の減衰（空気の分子同士の摩擦や、管壁との摩擦、その他でエネルギーをロスする）によって決まり、一概にどうなるとは言えません。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

共鳴が起こっているときの、管の中の音圧は
１．入力音（最初のURLのスピーカー）の音圧の２倍
２．３倍、４倍、、、、とかなり大きくなる。

に関しては、2倍はあり得ない。
となりますね。

左右の反射を考慮して、条件を簡単にした形で
計算しているURLがあったら教えて下さい。

また、
閉口端では、空気の粒が壁にぶつかって跳ね返るようなイメージが浮かびますが、開口端で波が返ってくる理由を詳細に書いてあるHPのURLは無いのでしょうか？

いまは、解析力学（朝倉物理学体系）
を読んでいて、
次は、量子力学と統計力学を読む予定ですので、
少し難しくても頑張って読んでみます。

お礼日時：2023/03/23 15:58