動
22. 気柱の共鳴
答 (1) 入 = 1.36m, f = 2.50×10Hz
(2) 管内: 0.675m, 管外: 5×10-3m (3) 解説を参照
常波ができる。ピストンがjの位置にあるときに基本振動,kの位置に
あるときに3倍振動がおこっている。 開口端補正があるので、波長は2
つの測定値の差から求める。 また, 管内の定常波において、節の部分は、
空気が動いておらず, 密度変化が最大の位置である。腹の部分は、空気
が激しく動いているが,密度変化がほとんどない位置である。
あう節と節の間隔は入/2であるから,
位置にあるとき, 定常波は図1のように示される。 隣り
解説 (1) 音波の波長を とする。 ピストンがj,k の
1=101.5-33.5
入=136cm=1.36m
2
4 33.5cm
振動数は, 「V=fa」の公式から.
-2-
f=
V 340
入 1.36
=2.50×102Hz
& a\m0.15000
腹
腹
32\m0.1-0.1-0.5-
(2)【管内】 定常波の隣りあう節と腹の間隔は 入/4である。
図1において,管口iから管内の腹までの距離は、
l=33.5+ -
=33.5+ -
4
136
4
=67.5cm=0.675m
【管外】管口付近の腹は,管口よりも少し外側にある。 求める距離を
4 とすると,
01=4-
入
-33.5 =
136
4
-33.5=0.5cm=5×10 m
(3) ピストンがkの位置にあるとき, 定常波の各点にお
ける変位は,縦波にもどすと図2のように示される。 j
の位置は定常波の節の部分であり,媒質である空気は動
j
-101.5cm
図 1
管内の腹までの距離
求めている。 管外の腹
はないので注意する。
●管口から管の少し外
にできる腹までの距離が
開口端補正である。
疎