クントの実験
クントの実験
サンダ さんの書込 (2006/08/18(Fri) 15:30)
どうも高三理系のサンダです．波動の勉強に戻った途端つまづきましたお邪魔します
問
中央部Mを固定された長さLの金属棒ABにA端から棒の長さ方向に摩擦して振動させるとMを節，A,Bを腹とした基本振動をおこす．B端には円板が付けてあり棒の振動をガラス管BCの空気に伝える．BC間の長さを調節すると，ガラス管内にばら撒かれた乾いたコルク粉が振動してr(m)毎に繰り返す模様を示した．（以下略）
この状態でのBC間の空気の縦波の振動数を求めよとのことで，その過程でｒから波長を求める必要があるんですが， 「λ=2r」とありその理由は「腹の部分でコルクは大きく振動するから」とだけあります．
何故腹の部分で大きく振動するのでしょうか？
Re: クントの実験
yama さんのレス (2006/08/18(Fri) 18:03)
腹の部分では，空気の振動の振幅が大きくなります．その空気によってコルク粉が動かされるので，腹の部分ではコルク粉も大きく振動することになります．
Re: クントの実験
サンダ さんのレス (2006/08/18(Fri) 18:35)
yamaさん早速の返信ありがとうございます． という事は空気の振幅にだけ関係していて疎密は関係ないということで？
Re: クントの実験
mNeji さんのレス (2006/08/18(Fri) 21:21)
>空気の振幅にだけ関係していて疎密は関係ない
私は，音波を詳しく解析したことはありません．しかし，空気は粘性が少ないので，振動の主要モードは縦波であり，進行方向に付いての粗密波だろうと理解しています．
ただ，クントの実験というのは，定在波なので，ある部分に着目すれば，進行方向に振動する<空気分子の平均運動振幅>を見ているのでは無いでしょうか．
高速VTRで微粉末の運動を直接的に計測できると面白いでしょうね．
参考意見まで．
Re: クントの実験
yama さんのレス (2006/08/18(Fri) 22:18)
腹の部分は密度の変化が大きいということは言えますね． ただし，疎になったり密になったり変化しているので，腹の部分が疎（または密）と決まっているわけではありません．
Re: クントの実験
mNeji さんのレス (2006/08/18(Fri) 23:45)
yamaさん：
>疎になったり密になったり変化しているので，腹の部分が疎（または密）と決まっているわけではありません．
実際のところ，どんな感じか気になって，yahooで「クント 実験」で検索した最初を拝見したところ
クントの実験（１）
がありました．大昔の学生実験でやったのと違い，
>スピーカーからの音波は１０センチ径の１メートルのアクリル管内に定常波を作り，２ミリ径発泡スチロール球の粉を定常波の腹に並ばせる．
と，とても大きなサイズで，定常波が明瞭に出てます．その上；
>アクリル管には穴があいており，コンデンサーマイクとテスターにより，内部の音圧状態が判るようになっている．
と計測系が仕組まれているようです．そういう意味では，進行方向への「粗密波」というよりは「圧力波」という方が近いのかもしれません．
そこで， >クントの実験（１）「５．結果と考察」
を拝見すると，興味深い結果：
◆節では，空気粒子の運動は見られないため，運動エネルギーは０であり，音圧による位置エネルギーは最大である．
を報告されています．
これは，見た上での運動の激しい部分が音圧として低い事を指摘されています．ちょっと直感の逆のようです．あえて，位置エネルギーと書かれていますが，流体の勉強がてらに，この問題は解いてみたいですね．
また，この様に大きなサイズの実験が出来るのならば，高速VTRでスチロール球の運動がコヒーレントな挙動を示しているかどうかを実証して欲しいですね．
Re: クントの実験
yama さんのレス (2006/08/19(Sat) 00:19)
なるほど，いろいろ参考になりますね． これを参考に考え直してみると，No.11373に書いたことは間違っていたようです． つまり，節の部分が密度の変化が大きく，腹の部分は密度がほとんど変化しないというのが正しいようです． 実際，節に向かって左右から空気が集まったり，節を中心に左右に空気が広がったりするので，節の部分は密度の変化が大きくなるはずです． これに対して腹の部分では，空気が一斉に左または右に動くだけなので密度はほとんど変化しないことになりますね．
