棒の共振　【実験】

竹ひごに振動を与えて共振させる実験を行います。

長さの異なる４本の竹ひごをベニヤ板に立てて、ベニヤ板に振動を与えて共振する振動数を探していきます(図３)。

振動させる装置にはスピーカーを使い、図１のようにベニヤ板と連結します。スピーカーには図２の発振器の信号を入力します。

 

図１　棒の振動 スピーカー

図２　発振器＋アンプ

図３　棒の共振装置

共振したときのようすが図４～図７になります。

竹ひごの長さを調節して、きりのいい振動数で共振するようにしました。

図４　棒の共振 15Hz

図５　棒の共振 20Hz

図６　棒の共振 25Hz

図７　棒の共振 30Hz

15Hzと30Hzを比較すると、振動数が２倍になっても波長が半分にならないことがわかります。v=fλ より振動数 fと波長 λ は反比例するんじゃないのか？と思いますが、固体の振動ではそうならないのですね。

これはなぜかというと、固体の振動の場合は振動体の長さによって波の速さ v が変わるため、f とλ が反比例しない、ということです。 fとλ の２乗が反比例する、という関係になっており、このことが打楽器の設計にも生かされているそうです。これに対して、高校で学ぶようなばねや弦の振動では固体の性質が影響しにくいから、 f とλ が反比例するということなのでしょう。

 

公開日：
最終更新日：2016/05/16

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