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Re: 管共鳴公式図は音圧図と逆なので理解しにくい
投稿者: OK_like-mj 投稿日時: 2021/4/4 13:16
管楽器を考えると
出口は、必ず腹ですから
音圧は低く、それが放出されます
節から放出することは出来ません

一方、弦楽器は、逆に
節からしか音を取れません

見た目の弦の振動は腹の振幅が大きく
節は動かないのですが

この対比には、いまだ多くの謎があります

それに、すんちゃんさんが、おっしゃいましたが
管内の音は平面波で、出口から先が球面波で
この事実は、とても重要です

なぜなら音でも光でも
距離の2乗に反比例して弱くなる理屈は
音源を中心とした球上に広がり
その面積が、2πr^2だからです
平面波は弱まりません

音も波である以上、周期的な圧力なり密度の
変化が伝わるものなので
ある一部分が、今弱いとしても
ずっと弱い訳ではありませんが
管の中に閉じ込められてしまうと
境界の閉じ方で、定常波しか生き残れなくなります

問題は、"節"と呼ばれる部分の音が大きい事です

もう1つ注意すべき点があります
それは、"音はマクロな流れではない"という事です
音の媒質である空気が塊として動く訳ではなく
管内の"ミクロな場所ごとの変化"が
次々と連動して起こるだけです

ミクロに見ると、平均としてある方向に
動いていますが
その動きは、隣の位置では少しづつ動きが
大きくなったり、小さくなったりしながら
その動きを繰り返しています
これが音の正体です

では、そういうミクロの視点で見た"節"とは
一体、どういう運動をしているのか
事実として分かっているのは
"節"の部分では、音が大きく聞こえるということです

NHKのつるまきバネの実験にたよるしか手はありません
高校講座 物理基礎
第29回 第2編
さまざまな物理現象とエネルギー
管楽器の音を調べる ~気柱の共鳴~
https://www.nhk.or.jp/kokokoza/tv/butsurikiso/archive/chapter029.html

この実験では、節の部分のバネを吊るす糸だけが
動きませんでした

吊るす糸は動かなくても、バネは左右から押されて
伸びたり縮んだりしていた
一方、腹では、バネは伸びたまま、糸は左右に
大きく揺れていた

つまり、決まった位置で、激しく変化する点が"節"で
この変化コソが大きな音圧の正体だ
"腹"の部分は、見ると伸びたままなので、これでは音になれない
逆に、伸びた状態は、弦の振動の大きい腹のイメージに一致する

つまり、管の"腹"は、膨張したまま、左や右へ繰り返し動く
ミクロな集団運動をしており
"節"は、左右から押されて圧縮・膨張を繰り返すが
ミクロな集団としては動かないのだ

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