wave  第5回 スピーカーでクントの実験

【掲載】1996.09  【単元】気柱共鳴  【種別】演示実験  【対象】高校2年  【実施】1996.08

  1.  目 的

      気柱共鳴のようすを目で見て理解する。

  2.  準 備

      拡声器用スピーカー、アンプ、低周波発信器、リード線、ガラス管、ゴム栓2個、アルミパイプ、鉄製スタンド2台、発泡スチロール粉

  3.  方 法

    1.  拡声器用スピーカーを改造する。音が出る口についているカップを取り外し、ゴム栓を通したアルミパイプをねじこむ。音がアルミパイプの中からだけ出るようにする。
    2.  ガラス管の一端にゴム栓をし、発泡スチロール粉を入れてよく振り混ぜ、水平にスタンドに取り付ける。
    3.  ガラス管の他端にスピーカーにつけたゴム栓をする。
    4.  低周波発信器からアンプを介してスピーカーに配線する。
    5.  100Hz程度の音を出し、次第に音の振動数を上げていく。

      ● ● ● ●
      改造された
      スピーカー
      発信器とアンプ
      を接続
      基本振動の共鳴
      2倍振動の共鳴
      (写真をクリックすると拡大されます)

  4.  結 果

     スピーカーから出る音の振動数が、管内の気柱の固有振動数に合致したときに、管内の気柱が共鳴し、腹に位置する発泡スチロール粉がモウモウと舞い上がります。
     この場合、両端は固定端になるので、中央に腹が1つできるのが基本振動、腹2つが2倍振動……となります。
     ガラス管の長さが1mなら、170Hzで基本振動、340Hzで2倍振動ができる計算になります。

  5.  この実験について

     有名な「クントの実験」は金属棒をこすってその振動を音源にしましたが、この実験は金属棒の替わりにスピーカーを使ったのがミソです。簡単に音が出ますし、音の振動数を自由に変えられます。  この実験にあたっては音の漏れと粉の材質に工夫しました。  普通のスピーカーを使ったのでは音を効率的にガラス管に送り込めません。音に漏れがあると目で見てわかるほど粉が踊ってくれません。音を漏れなくガラス管に送り込む工夫が必要です。そのため、拡声器用のスピーカーを上のように改造して用いました。  粉についてもいろいろ試しました。チョークの粉などはまったくだめです。いまのところ発泡スチロール粉(発泡スチロールを目の細かい鋸(レザーソー)で切って量産しました)で一応成果が出ています。  なお、「リポコジウム」という非常に細かい粉末があり、私は昔これを使ってほんとうにモウモウと舞い上がった経験があります。その味が忘れられません。

  6.  謝 辞

     本実験は私の前々任校である大阪府立天王寺高校で、村上律久先生、故・松山安重先生に教わりました。ありがとうございました。


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檀上 慎二