理数科の課題研究で倍音の関係や、ティンパニーのヘッドの振動を調べるために、まず手始めに、管の共鳴を目で見ることからはじめました。
直径10cm、長さ1mとちょっとの透明アクリルの円筒の中に、発砲スチロールの小さな粒を入れます。
円筒の一方の端には、スピーカーを付けます。もう一方の端は、密閉します。ここでは、発砲スチロールでふさいで、さらに振動を抑えるために油粘土を覆いました。
低周波発信機の信号をアンプで増幅してスピーカーにつなげます。アンプはギターアンプを使いました。
管の長さはほぼ1mなので、v=fλから、f=170Hzぐらいが半波長で共鳴する、基本共鳴周波数になる。低周波発信機の出力周波数を100Hzぐらいから少しずつ上げていくと、あるとき、急に大きな音で響きました。計算どおり、170〜180Hzでした。
そのとき、管のなかでは、発砲スチロールの砂が、中央部に移動していき、中央部分では、鉛直方向に粒が立っていました。
さらに周波数を上げていき、200Hz弱のところで、再び共鳴が起きました。今度は、写真のように、2箇所で、砂の粒が立ち上がっています。これがさっきの音の一オクターブ上の音で、波も二つの山ができています。
さらにあげていくと、こんどは、3つできます
お客さんだけでなく、やっている本人も思わず声を上げてしまいます。すごく感動です。
今回の展示の一番人気でした。
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