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気柱の共鳴がおこるのはどういう時ですか節の時でしょうか

「気柱の共鳴がおこるのはどういう時ですか節」の質問画像

A 回答 (3件)

管が閉じたところ(閉じた側)>>>節:この図で言うなら右(ピストン)側


管が開いたところ(開いた側)>>>腹:この図で言うなら左(スピーカーに近い)側

管が閉じているか開いているか、が問題。例えば、両方とも閉じているなら両端で節になるし、両方とも開放なら両端で腹になる。とにかく、閉じていれば節、開いていれば腹。
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>節の時でしょうか



どこが「波の節」のときだと思いますか?

共鳴とは、「行く波」と「帰って来る波」が重なって「定常波」(定在波ともいう)ができるときに起こります。この「定常波」というものを理解するのが先決です。
定常波はこんな感じ。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%9A%E5%B8%B8 …
https://www.ne.jp/asahi/tokyo/nkgw/www_2/gakusyu …

ギターという楽器を知っていれば、ギターの弦がどんな風に振動するか分かりますよね? あれは弦の上に「定常波」はできているのです。
「帰って来る波」とは、弦の端で反射する波です。両端で反射します。

実は、「気柱」も全く同じです。
「ピストンのある側」で反射するのは理解できると思います。「固い壁」なので「固定端反射」します。「固定端」はまったく動かない部分なので「波の節」になります。
開放されている側(図では左側)は、一見波が反射しそうに思えませんが、実は反射します。管の中と開放された外とでは「空気が揺れる抵抗」が大きく変わる「境界」になるので、そこでも反射が起こります。「固定端」が「すべて反射」するのに対して、「抵抗の境界」では「半分通過し、半分反射する」という感じです。「抵抗の境界」では波は自由に振動できるので「開放端」になり、「波の腹」になります。

「弦の振動」がギターやヴァイオリンなどの弦楽器の原理なのに対して、この「気柱振動」はフルートやクラリネット、トランペットなどの「管楽器」の原理になります。どちらも「その長さで音の高さが決まる」ということです。

ということで、「弦の振動」が「両端とも固定端」で両端が「節」になるのに対して、「気柱の振動」は「一方が固定端、他方が開放端」つまり「一方の端が節、他方の端が腹」になります。
こんなサイトの図を参照してください。
↓ 弦の振動
https://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/koyuu/ge …
↓ 気柱の振動
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/koyuu …

どちらも、一番波長の長い(振動数の低い)基本波以外に、分割を細かくした「n倍振動」という「高調波」でも共鳴することになります。
(ギターを演奏したことがあれば、「ハーモニクス」という不思議な奏法を知っているはず。意図的にn次倍音で振動させる奏法です)
↓ ギターのハーモニクス
http://guitar.moriya.in/guitar%20method2.html

ここが分かれば、問題は解けますよね?
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