笛吹きのメカニズムについて

ビール瓶の口等、筒状の物に息を吹き掛けた際に
ボー・ピーといった音の発生するメカニズムを教えていただきたい。恥ずかしながら、仕事の関係で後輩に質問されて答えることができませんでした。

No.2 回答者： ElectricGamo 回答日時： 2003/08/29 01:16

これはヘルムホルツ共鳴（空洞共鳴）と呼ばれるものです。

定性的な説明は以下の通りです。まず、ビール瓶の首にある空気が、吹き掛けた噴流により首の下方向に押し下げられてビール瓶内部の空気を圧縮します。その結果、ビール瓶内の圧力が上昇するので、今度はその圧力により自分自身が押し返されるのですが、慣性により元の位置よりも外側に出てしまいます。これによって内部の空気圧は低下し、空気は再び中に引き戻されます。ちょうど、ビール瓶の首にある空気をおもり、ビール瓶の胴体の部分の空気をバネとして、バネの振動に例えることが出来ます。

簡単な解析から、振動数は f=c /(2π)×(S/VL)^0.5 で書けます。Sはビール瓶の口の面積、Lは首の長さ、Vは体積、cは音速です。例えば、これより、瓶が大きければ(V↑)音が低くなることが分かります。

No.1 回答者： Aries007 回答日時： 2003/08/29 00:04

音が鳴ることについての質問と思い回答します。

「カルマン渦」ができているため、これが振動として伝わってきます。カルマン渦は、速度により渦の大きさが変わると思いました。渦でできた振動はいろいろな周波数の音が混じっていて、小さな音なのですが、「共振」が発生しているため、特定の音が大きく聞こえるそうです。
リンク先にも記載がありました。
音の高さについての質問でしたら、現役の高校生が得意と思いますので、そちらにお任せします。

参考URL：http://www.hi-net.ne.jp/~mickey/uzu2.html