簡単実験例を紹介します。

　生徒全員がきちんと体験できる物を集めますが、単に「体験重視」するだけではなく

　それなりの『定量実験』としても耐えられるようにしていきます。

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　気柱の共鳴　

いくつかの疑問点が残っていますが，体験型としては楽しい実験では・・・・

207.06.18

　色々古い実験材料を整理していると,たくさんのスピーカーがありました。退職に際してすべて職場に残しておくつもりでしたが，やはり何か作りたいという思いでいくつかは持ち帰りました。

写真のスピーカーは処分されたラジカセを分解してとっておいたものです。７５㎜と少し小さいのですが，似たようなものが数セットあったので何かに利用しようということで，工作をはじめました。

イメージ 2

　今年度になり，ファラデーラボのかがくカフェで中学の先生たちから音の指導が難しいという話が出ました。それなら私なりのおもちゃを作り，まずいろいろ体験してもらおうということで，左のようなものを作りました。

　コピー機のマスター用紙の芯か何かだと思うのですが，かなりしっかりした紙筒があったので，そこに上のスピーカーを無理やり突っ込みました。スピーカーのマウント用の鉄板を切り取り，紙筒の内径に合わせて挿入し，ボンドで固定しただけです。一方は開放です。

　どんな結果が出るかは，上のブログを見てください。

　この装置はファラデーラボに来られた方に差し上げてしまったので，続きの実験ができなくなり，改めて工作してみました。

　パイプの長さを変更できるようにするため，塩ビの排水パイプとジョイントを購入して来ました。ジョイントパイプに上の写真と同じような工作をしてスピーカーを固定し，パイプをそこに挿入するようにしました。

パイプはそのままでは汚い鼠色なので，塗装しています。実験がうまくいくようなら，長さの異なるパイプを何本か用意します。

では，とりあえず試しの実験を！！

PCのWaveGeneratorから低周波信号をもらいアンプを通してこのスピーカーから音を出します。振動数を400Hzあたりから次第に高めていくと，500Hzあたりから音が大きくなります。520Hzあたりで音の大きさが最大になるようです。音速を340m/sとすると，波長は約 65センチ。筒の長さは49センチです。

　ということは，1波長より少し短いので…3λ/4(49センチ)　であり，開口端が腹であることから音源のスピーカーの位置は　節？？

もう一つ疑問に思っていたことがあり，確認してみます。30年ほど前に疑問に思いつつ，長いこと放置していたことです。

　スピーカーに電流計と電圧計を接続し，実験した結果が左の表です。

　スピーカーに筒を付けないとき，振動数を変えても電圧はほとんど変化がありません。信号源からの音声出力は一定になっているので，当然のことです。　しかし，筒を付けると電圧だけでなく，電流まで変化し，きちんと共振が起こっているのがわかります。

　グラフにしてみると良くわかりますね。

　電圧が変化してしまう理由は，電子回路に詳しくない人にはかなり難しいことですね。

　さらに振動数を上げていくと，ほぼ840 Hz（波長は40センチ）あたりで共鳴しますが，少しわかりにくくなります。5λ/4 (=50センチ）　でしょうね。

　逆に下げていくと，260 Hz（波長は130センチ）あたりです。

？？？　あれっ，，，，計算が合いません…

　λ/4 =33センチ　　×

　いったい何が起こっているのでしょうか…・

※　上の実験では，あまり正確な計算はできません。

第一の理由はスピーカーの振動版が平面ではなく，円錐型をしているため，筒の長さを決められない点です。

第二に，開口端補正については，筒の太さが72㎜もあり，世間で言われている内径の0.6倍が正しいかどうか不明な点

第三に，気温を測定していない点。おそらく20数度あたりと思われる。　→　345m/s当たり

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