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管共鳴公式図は音圧図と逆なので理解しにくい


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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 | 投稿日時 2021/3/20 9:39
すんちゃん 
公式図は腹が音圧ゼロで、節部が音圧が大きいと表示されていて、音圧と逆になるけどなぜそうなるかの説明が色々言われて不可解でここの旧トピックでも論争されています。

管共鳴も弦共鳴同様の音圧(圧力)図に変えた方が良いと思うのですがいかがでしょうか?
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/3/22 9:27
ゲスト 
補足します。
高校物理で開放端や中間部の腹や節の説明がありますが、音圧がどうなるかの具体的明快な説明がないのです。
検索すると音圧図と違う図で逆に説明されているのがおかしいと思いませんか?

http://sirasaka.seesaa.net/article/480422695.html 参考下さい。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/3/29 23:19 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
https://youtu.be/H1AeYueQKTw

定在波の最新のおもしろい技術は
超音波を1点に集中させ
その狭い範囲に定在波を作る技術です

特徴は、そこに"微粒子"を捕捉でき
さらに、集中させる各方向の成分を変えることで
その捕捉した"微粒子"を自由に移動できる事です

これまで定在波は
音源と反対方向の口から音を出す筒状のものや
空洞のある容器に張られた弦を弓などで振動させ
空洞と共鳴させるものがありました

糸電話では、話した声は
3次元的に紙コップの底を震わせ
その振動が、1次元の糸を伝わり
聞く方の紙コップの底で、3次元の音に
再生されます

糸は、ゴムのように伸びたり縮んだりしません
ピンと張って使います
つまり話した音は横波的に
ってことは、張った糸が小さな上下動として
話し声を伝えている事が分かります

3次元の世界の音が
一度1次元の世界をくぐり抜け
再び3次元が再生するって不思議です

この事は、本来の音の自由度は
1次元で表現可能なものとも言えます

光のように偏向とかが起こらないので
そうなのかも知れません
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/3/29 23:32
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
私たちがふつうに感じる
3次元の音には

私も、多くの謎をかかえたままです

よく圧縮波だとか疎密波などと言われますが

よくよく圧縮や膨張が、実際にドコで起こり
そうした圧縮や膨張の起こらない部分との
境目が一体どうなっているかなど考えると
夜も寝れません

ふつう注射器のような容器内の空気であえば
ピストンとシリンジの閉鎖空間ですから
圧縮も膨張も可能ですが

身近な空間には、そうした支えがありません
ですから、圧縮しようにも
ドンドン広がってしまわないのか
という難問があるのです
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/3/29 23:41
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
唯一の解決のアイデアは

空気の分子にも小さいながら重さがあり
今の運動状態を維持する"慣性"があり
それが支えになると考える事です

Cyototuさんという人が言うには
理想気体では、音は消えてしまい
伝わらないという事です

高校の物理なんかでは、理想気体の
圧縮・膨張で説明するので
そもそも間違えています
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/3/29 23:55
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
先ほど、糸電話の糸が1次元って言いましたが

ピンと張った糸に生じる微小な上下動は
糸に垂直な"2次元方向"を自由に選ぶことが可能です

ですから、ねじれるように回転しながら
進むこともアリですから
単純に1次元の上下動ではありません
糸の進行方向も込みで考えると
"2次元"×1次元 = 3次元 なので
再生可能なのかも知れません
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/3/30 0:36
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
話題の中心からズレてしまいすいません

すんちゃんさんのお話しは
定在波で、私は進行波の話しをしてしまいました

定在波って、止まって見える波の事と思います

"境界条件"という用語は、このために
あるようなモノですが
笛とかの場合、吹く方の端は吹き口が狭く
ほぼ閉じていますが
先端は穴が開いていて、そこから音が出ます
閉じていると、音はそれ以上進めないので
そこで動きが止まります
一方、出口は自由に動けます
途中にある穴は、出口の位置をズラす働きが
あります
穴をふさぐ人の指が10本あるから
穴の個数も10個まではOKです
ドレミファソラシドは8種類です
半音とかも出来ますよね
節って、動かない、動けない所です
逆に腹は、出口の所のように
音が出るのですから、もっとも動く、動ける
ところですが

話題の"音圧"が腹でゼロ、節で最大
という説明は
笛の出口が腹(音は自由に動けるから)で
そこから音が放出される事を考えると
一定の圧があると思わざるを得ません

一方、吹く方の口が狭く、ほぼ閉じていると
考えると、そこから漏れる音は考えにくく
実際、吹いていて音の逆流を経験するだろうか
って考えると、吹くので、逆流はないんじゃないか

でも、吹いて音を発生させるのだから
ほぼ閉じているって言ったところで
実際は、音を送り出す大元なら音圧が
最大って話しもうなずける

高校の気中管の定在波の問題の悪いところは
音の発生源を明記せず、いきなり定在波ありで
問題化する点にある

どこからともなく、ひょっこり生まれ出た
定在波なら、動かない節の音圧がゼロという
実際の楽器では、ありえない状況にも
なろうってモンです
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/3/30 0:53
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
音も光と同じで

一度、自由な空間中に放たれてしまうと
距離の2乗に反比例して、弱まります


ですから、吹き口の節に相当するところの
音が一番大きなenergyをもっている
と考えるのが正解と思います

高校の気中管の定在波は
現実の楽器を想定したものではなく
もし、天下り方式に定在波あったとしたなら
節の部分は動けない、腹は動くと
言っているダケの話しと思います

似た紛らしいものに
カルノーサイクルというものがあります
こっちは、あらゆるエンジンの現実の奥にある
熱に仕事をさせる問題に切り込みますが

そのまま、そこに登場する、すべての考えを
本物のエンジンには使えません

一部使える考えもありますが
使い方には工夫が必要です
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/3/30 17:11
すんちゃん 
http://sirasaka.seesaa.net/article/480409426.html?seesaa_related=category
で実験しましたが、公式図とは逆になるけど節で音圧大で腹で小音になるのは一致します。
音源のスピーカー音圧があるので節部でも出口でも音圧はあります。

空気の速度が速い所は密で音圧が高気圧になりますが、遅くて疎になって空気が薄い谷は低気圧になるので山谷部間が音圧が大きいはずですがどうしてか逆に節で説明がされるので理解できないです。

粒子速度で説明されていますが、粒子速度は電気の電流や機械のトルクと同様なので、音圧=音流(粒子速度)*音抵抗(ρc≒400)なので音流は位相も同じものです。
このように思っていますが間違ってますか?
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/3/31 1:12
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
私も実際に、分子レベルで見た訳ではないので
現実的に起こっている事が、こうだとは
言い切れませんが

疎の部分が気圧が低く
密の部分が気圧が高いのは、その通りと思います


これは、音を数式で表現する場合
密度の関数で表現しても、圧力の関数で表現しても
どちらも、波の方程式になるってことだと思います

空気の移動の速度を、お考えのようですが
空気の分子は、基本ランダムにアチコチ
いろいろな向きに向かって運動しているので

ある小さな体積を考えたとき
その中のすべての分子の運動量を平均した圧力か
分子の個数を表わす密度のような合計量が
進行方向に大きくなったり、小さくなったり
するのが音なんだと思います

圧力で考えても、この圧力がイコール音圧では
ないと思います

やはり、音がもっているenergyを、音圧と
呼ぶように思います

だって、どんな音でも
進行方向に向かって測定すると圧力は
増えたり減ったりしますが
エネルギーは、その音に固有のものです

こんなゼロにもなってしまうもので
この音の音圧は、どうのこうの言えませんから
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/1 1:57
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
ブログ拝見させていただきました

実に興味深い測定系を作られ
実際の管内部の音を、おそらく
https://101010.fun/analog/electret-condenser-microphone.html
のような、ミニ・マイクで集音し
オシロ表示されているのかと思いました

ネットで、管内部の音の強弱を実際に
測定しているものは
結構探してもないので
そういう系の測定の価値は絶大です
https://youtu.be/5dw5v04Djtw
とか
https://youtu.be/2FWiFJRGvlU
の実験は、面白かったので、ご参考までに

すんちゃんさんのように
実際に系を作って、測定することコソが
本当の意味での、Galireo精神の本質と
思います

勝手な理屈をこねる、古代ギリシアの
哲学者になり下がる誘惑は、今でも健在です
実際に、調べてみることが科学の真の第一歩
なので、とても素晴らしいと思います
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/1 2:08
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
できれば。ブログに
なさった測定系の実際の写真があると
より効果的と思います

マイクを管内に移動させる工夫とかも
同じことを考える人の参考にもなりますし

オシロは、集音したデータのパソコンへの入力で
フリー・ソフトでもありそうですし
マイク入力も、ひょっとしたらUSB入力可能
かとも思いました

想像だけでなく、現実に、そこで何が
起こっているかを知ろうとスル気持ちそこが
科学のこころです
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/1 2:23
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
唯一気になったのは
https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/keisoku/soundvib/mb2200m10.htm
のような
超小型マイクが売られているので
より精密に測定するなら、途中で音の乱反射も
少なくできる感じがあります

でも、このマイクの仕様ですと
https://jp.misumi-ec.com/maker/misumi/el/select/same_axis01.html
にあるようなBNCコネクターという
同軸ケーブル接続の本格タイプなので
本物のオシロとかが必要かも知れず
簡単に測定する気持ちには
合わないかも知れませんでした
悪しからず
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/4/1 2:45
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/1 9:12
すんちゃん 
測定マイクの話題が出ていますので紹介します。http://sirasaka.seesaa.net/article/post-b255.html
MM-MC1と言う千円位の安価なマイクなどには全指向性ECMが組み込まれています。
同様のマイクを分解して、直径1cm*6mmのユニットが取り出せて耳と同じ特性の圧力型になる全指向性マイクにすることもできます。
種々実験して発表して欲しいです。
単一指向性マイクは正面と背面の音に感応する速度型になるし、高価になるし、近くでは低音が大きくなる近接効果が出て不正確になるので測定に向きません。

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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/2 6:28
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
全志向性が、メカ的に圧力型で
単一志向性が、速度型で
本測定では、全志向性マイクが向いている
というご説明は、状況を深くわきまえた結果って
だけでなく

マイクの特性と、測定原理にまで言及し
この問題に、長年取り組まれ、あれこれ検討した
過去の苦闘を物語るお話しと思いました

私自身は、基本、会社員で
そこで多くの問題をかかえており
以前、あまりに多くを抱え込んだため
ゴミ屋敷化し、そこを引っ越すのに
400万円使ったりと、かかえやすい性質を
現在規制しているので無理ですが
余裕のある人には、そういう測定は
やって欲しいと思いますが

すんちゃんさんのブログは、そういう人は
参考になると思います
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/3 12:54
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
偶然。ネットで見つけた映像に
決定的な、ほとんど知られていない答えがありました
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

なのですが、問題か所を直リンクできません
複数の映像ファイルが次々リンク再生され
その最後の方のリンクだからです

つるまきバネを使った縦波の節の意味を
次のように説明しています
【引用開始】
定常波の節の部分の密度変化が
もっとも多きくて、腹の部分は
密度変化が小さいんだよ
【引用終了】

モデル動画も画期的ですが
一つ前のリンクでは、すんちゃんさんの実験の
もっと粗い実験で
音をモニターするのに
圧力型マイクと一緒に取り付けたLEDライト
が音圧で点滅するっていう簡単な作りの
ものを棒の先端に付けて
管の中を測定し、光った位置に赤丸シールを
貼っていくっていうものです

【引用開始】
実はねー
節の周辺では音が聞こえて
腹の部分では音は聞こえないんだよ
【引用終了】

このアクリル管と、つるまきバネの結果をまとめると
① 節は、密度変化が大きく、音が聞こえる
② 腹は、密度変化が小さく、音は聞こえない
って事実が浮上します

弦の定常波は、目で見え
節は、振動せず
腹は、大きく振動する

そういう意味の節と腹の横波で定義した性質を
そのまま縦波にあてはめると
節の部分だけから、音が聞こえるという事実は

改めて、節の定義を考えさせられてしまいますが

バイオリンのあの音色が出る原理を考えると
https://youtu.be/6vVGt_pVIxo?t=1320
その根幹は、先端の糸の張力を調整する
木のネジの反対側にある"駒"と呼ばれる部分の
裏側にある"魂柱(こんちゅう)"という構造体が
ボディーを共鳴させて鳴らしているので

糸の振動で言えば、固定端で
見た目動かない節が、音色の音源を
生み出しているのだから
節こそが、本当は、もっとも音圧が高いが
それを見ることは、横波であっても、出来ないのだ

その事実を感じた人が、過去にいて
彼らが、弦楽器の原型を作ったって事が分かりました

この考えからすれば、節と腹の一貫した定義が
可能なんだと分かります
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/3 13:11 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
今回、波の性質という
物理の基本的問題にある盲点の存在を
知らせてくれた、すんちゃんさんには
感謝ですが

こうした節と腹の一貫した定義を
分かっても、現実世界の受験戦争に高校生が
生き残るには、この事実は
ほぼ役立たないでしょうが

こうした本物の知識は
世の中に出てからは、ソレ無くしては
逆に、生き残れない根本です

上手く受験を乗り越え、希望の門をくぐった後
社会に出てからは、本物の世界が待っていると
どこか、こころの片隅にでも、置いておくだけ
で違ってくると思います

嘆かわしいのは
いろいろ大勢いる大学や研究所の方々から
この問題の指摘がでることなく
一般のすんちゃんさんから矛盾の存在が
指摘されたことです

このことは、彼らが
用語の適正な意味を、マジで理解しようと
必死になどなっていない事実に呼応します
世の中に流通している用語の主流に
ただ歩調を合わせ、無難な生活の糧くらにしか
思っていない

真の物理学徒などでは決してないって事です

もっとも、中世の貴族の遊びのようにして
長年続いてきた物理ですから
今さらではありますが

貴族のたしなみを弁えろと言ってみたところで
労働者意識が強い、この時代では無理でしょうが
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/4 8:02
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
私の最初のReplyで
あのASAHI SUPER DRYでヘリから颯爽と
降りてきてのどの渇きを癒す人
https://youtu.be/5QWzMWDCeOY
のお子さんで、人気の落合陽一さんが
超音波を四方から照射し、定在波で
小さい粒を空間に固定した実験も

レーザー核融合の四方からの照射のように
固定している、おそらく"節の部分"には
見えなほど小さな振幅の1点に
かなりのenergyが集中している
可能性があるではないか

今回の結論が、"節"は、見た目には"動かない"が
実際は、"節"にコソ energyが集中している
ことから、そのように感じた
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/4 11:36
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
現在、ほとんど流通している情報は

私が、大学で学んだ"振動と波動"という分野の
有名な教科書でさえ、この事実は無視されて
います

"節"の意味を、単に動かない固定端の延長の理解で
波動方程式を、境界条件を与えて解くだけの
数学の問題と化しているダケです

でも、実際に音響空間を設計されている方が
この"節の意味"を知らないはずはありません

なぜ、沈黙のまま放置しているのか不明です
もっとも、空間の音響効果の中心は
空間中の音の再現性ですから
直接、節が関わらないのかも知れませんが

この真実を知る人たちは
楽器の制作工房の方々なのは明らかですが
彼らは理屈をこねても
いい音色がでるか否かで勝負しているので
与えられた仕組みの改良はあっても
節だ、腹だ、には関心などないでしょう

でも、この節のもつ意味を
単に、音の問題を越えて、あらゆる振動・波動に
適用すると、ある意味"節"こそが
構造体の長年の劣化の原因にもなり得ることも
分かります
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/4 13:16
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
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
投票数:0 平均点:0.00
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/5 20:30
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
この問題を調べる中で
開口端補正
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%96%8B%E5%8F%A3%E7%AB%AF%E8%A3%9C%E6%AD%A3
というものがあるのを知りました

そして、最初に、この問題を解いたのが
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtzでした
有名なLord Rayleighは本にまとめた

さらに、朝永振一郎・Feynman・Schwingerの
Schwingerも手を染めていた

また、wikiの驚くべき指摘は
パイプオルガンの初期の研究者には
Daniel Bernoulli、Leonhard Euler、Joseph-Louis Lagrange
がいたが
開口端において音圧がゼロになると考えていたため
彼らの理論は実験と整合しなかった
Siméon Denis Poissonが
開口端で音圧がゼロになるという仮定が
破綻しているものと考え
1817年にパイプ内の平面波が
パイプ外まで広がっているという考え方を導入したとあり、これが開口端問題の始まりとなった
これらの原論文を調達するのは困難ですが
An Introduction to Acoustics
https://www.win.tue.nl/~sjoerdr/papers/boek.pdf

が、かなり詳細な記述を与えています

また、流体研究で有名な神部勉さんの
渦運動による音波の発生 –歴史と理論と実験と
https://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/bitstream/2433/141677/1/1697-01.pdf
を見つけた
かなり歴史に忠実な記述をされています

音と物理の因縁は、奥が深いのだ
投票数:0 平均点:0.00
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/4/7 4:35 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
なんでも、最近
あの、すべての自然数の逆数の2乗を
無限に足した値が、円周率と関係することや
一般に、n乗にした無限和を因数分解し
その因数には、すべての素数がでてくるなんて
神でもなきゃ分からないような
神託を言ったって噂の

あのオイラーさんが、教会のオルガンは
パイプの長さを調べれば
調律せんでも、音の高さが計算できるなんて
言ってるらしいけど

私らが調律してると、その計算値より
わずかだけど、音が低いんですよ
教会の、この仕事じゃー
このわずかな違いが、雰囲気ぶち壊しでさぁー

でも、あのような偉いかたに建て付く
訳にもいかず、こっそり調律してるんですがね

なんて話しが噂された、当時の事情が浮かびますが

そのオイラーさんは
その何十年も前に、ニュートンさんが
音の速さが、同じ標高のとこなら
どこでも同じことを計算した
その結果と同じ値を、音を波として求めた人だ

そんな偉い人でも
当時の調律師さんが、感じていた
計算値とのズレを、どうにも出来なかったのだ

ヘルムホルツさんは
自分の名前で後に有名になる方程式を使って
管からでた音が、球面波になるっていう事実と
管の内部では平面波だっていう
2つの形の解が、なめらかに接続するようにして
平面波の出口の端が管からはみ出ることを
最初に計算したのだ

灼熱の溶鉱炉の融けた鉄が
いい製品になるには、その温度を知る必要があり
それが量子力学を生んだように

実際に測定できない状況の中で、測定原理を
求め、奮闘した結果が

物理になっていったのだ

貴族の遊びをこえた事実が、ここにはある

つまり、すべての人たちに
製品の鉄を使った商品は、供給され
すべての教会では、ふつうの多くの人たちが
パイプオルガンの音色に触れるのだ

切実な問題だからこそ、真実が
伊達や酔狂じゃなく、マジに問われるのだ
投票数:0 平均点:0.00
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/11 15:12
すんちゃん 
http://sirasaka.seesaa.net/article/480946935.html?1618121386
ここに検討図を投稿しました。
色々ご意見願います。
投票数:0 平均点:0.00
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/4/11 20:42 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
http://fsci.4rm.jp/modules/d3forum/index.php?post_id=23922

でも言いましたが、音圧の意味を考えるには
https://www.nhk.or.jp/kokokoza/tv/butsurikiso/archive/chapter029.html
以上に分かり易いものは、そうそうないと思います

動画が何本かつながっていて
その何本目かにある、つるまきバネの実験が
分かり易いです

つまり、節では、周囲から押されたり引かれたり
して振動していて、その振動が音そのものですが
腹では、周囲から押される事も引かれる事もなく
ただ左右に平行移動に近い感じで動くだけで
これでは音になりません

なぜ、これ以上分かるのが難しいかと言えば
実際に、状況を分子レベルで見たところで
見えてくるのは、randomに飛び交う空気分子だけで

音であると知ることは
ある程度まとまった数の分子がある領域内で
この空気分子の運動が、平均として
圧力なり密度の、かなり早い周期的変化
なんだと知ることです

通常、音速は 1気圧のふつうの状況で
331.5 + 0.61t (tは、摂氏)【 km/秒 】
人がふつうに話す声の周波数は
200から600Hz程度なので
http://subsites.icu.ac.jp/people/okamura/education/ge/projects/2014/2014G06.html
たった1秒間に、500回近くも振動しています

これって、相当な回数ですよね

こんなの直接見たところで
何も分かりっこないです

だから、つるまきバネのモデル実験の意味が
とても重要なんだと思います
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 .2 | 投稿日時 2021/4/23 13:54
ゲスト 
http://sirasaka.seesaa.net/article/481097520.html
に4種の管共鳴と管内場所での音圧測定をした結果をまとめた管の共鳴の実験で理解できました。
同じ管内で閉管共鳴と開管共鳴が在る事実は誰も指摘していませんし誰も知らないはずです。
高校物理などの管共鳴に使われている図は変位だと言うらしいのですが、私は音の流れである粒子速度(勝手に音流と略)のことだろうと思っています。
縦軸の値が書いてなくて非常に難解な図で、縦軸にしたとか横軸にもどしたらとか、閉端部が密になって動かないとか、開端部は自由に動くとかの不完全な説明が理解できるはずがありませんし、腹部で音圧がゼロになるとか節で音圧大とか耳の感性と逆になる無理やり矛盾する説明を理解せよとはむちゃくちゃです。

管共鳴は入口と出口からの反射音が特定の場所で重なって山谷部で音圧が大きくなって、音が来る方向が逆だから山谷部で流れがゼロになるためにビーズなどが集まって縞模様が出来ると説明が出来ると非常に簡単に説明できるはずです。

オーディオ界では耳に感じる山谷部の高低気圧差を音圧として感じるので音圧図で説明するのですが、
どうして物理ではややこしくて音流方向しか説明できない図で音圧のことを矛盾する説明を涙苦しく説明しているのかが理解出来ないです。
https://www.youtube.com/watch?v=nSLsCst0qiQ

図と説明が逆ですが、作用は同じですから分かりやすい音圧図で説明して欲しいと教育関係者にお願いしたいのです。
一応実験を終えたので同感の方は管共鳴は音圧図で説明した方が良いと広く周知されるように協力お願いします。
又、間違いは指摘願います。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/24 1:32 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
コンサート・ホールの設計で
定在波問題に困り抜いた人の話しです

ご参考になれば幸いです

定在波 ( standing wave )と音響障害
( disturbance)『建築音響工学総覧 』第4巻
https://www.mamianakobo.com/tetsutanu/200hallrenewal20174.html#label21

第4巻 "定在波"と"音響障害"の目次
第1章 standing wave(定在波)は音波とは異なる物理現象!
 第1節 "定在波"は"音波"と別物!
------------------------------------------

驚いたのは、この方のお仕事です
私の仕事とマイペース
https://www.mamianakobo.com/tanuki/100mypace2009.html
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/24 10:51
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
"必要は、発明の母である"
という言葉がありますが

楽器のように、定在波があって
それを生かしてこその技術じゃなく

定在波なんてものがアルから
状況は破壊的になってしまう分野ってーのが
あったんですね

タイヤ気柱共鳴音低減デバイス の技術進化
http://www.jspmi.or.jp/system/file/3/1202/N14-07.pdf

定在波を高校や大学の物理だけの
問題と考えていたんじゃ
おもしろさは、激減です

いろいろな世界で"定在波"ってもんが
どのように理解され克服され進化しているか
を分かると、"Standing Wave"という名前で
呼ばれるのも、なるほどネって思えてくる

本田技研の論説は
特許が絡む、改良の歴史を俯瞰してます
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/4/24 11:26 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
本田技研 の自動車試験場 《バンク伝説》
鷹栖プルービンググラウンド とその兄弟達
https://www.mamianakobo.com/tetsutanu/411hondatakasuprovingground.html

唯一、まともなロボットのASIMO
Formula one の世界を席巻し続けたHONDA
HONDAのテスト・コースを紹介するのは
前々回、紹介した、元・トラック野郎の方です

自動車への思い入れも、半端じゃないっすね

-----------------------------------------
自動車って言えば
以前その他もろもろの話題に投稿した

"Lamborghini AVENTADOR"という
カッコいい車の再生 ( 動画は7つがつながって完結)
Wrecked Lamborghini AVENTADOR Rebuild Part 1
https://youtu.be/tA9CnrmzwQU

有名なT-1 タイプのFord車の
主にengineの再生
Ford Model A 4-cylinder engine rebuild time-lapse | Redline Rebuilds - S3E4
https://youtu.be/GGn-5VoS-m8

などは、何度見ても楽しい

-----------------------------------------

つまり、世界には自分の知らない
おもしろいことが、まだまだ山ほどあるので
仕事なら仕方ないけど
視点を限定してトコトン追求すると同時進行で
視点を広い世界に向けるのも大事と思います

-----------------------------------------

音の世界でいえば
かつての手塚アニメのモチーフとも言える
数々の主題曲をてがけた富田勲さんの使った
シンセサイザーは
今驚くべき進化を遂げ、目の前にあるのだ


宇都圭輝 ローランド・シンセサイザー徹底解剖<FA-06B>
https://youtu.be/-yNDDZ4dq1k

もちろん、自由度無限の世界を操るには
それ相応のセンスと技量あってコソなのだが

このRoland FA-06Bが、楽天でたった
89,650円で買えるっていう事実こそが
進化なのだ

ここまで進化した
pianoの再現性
https://youtu.be/-yNDDZ4dq1k?t=131
synthesizer
https://youtu.be/-yNDDZ4dq1k?t=288
strings系は、やや弱いが
https://youtu.be/-yNDDZ4dq1k?t=251
drumの再現性
https://youtu.be/-yNDDZ4dq1k?t=322

conbination
まあ、才能あっての曲作りってことが
ハッキリしてしまうのだが
あまりにも素敵な、各種音源の競演になっている
https://youtu.be/-yNDDZ4dq1k?t=600
https://youtu.be/-yNDDZ4dq1k?t=823
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/25 9:21
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
すんちゃんさんの疑問を
簡単に表現すると

音圧というスカラー量で説明できる現象を

方向性のあるベクトル量の変位で
一体何を説明しようというのか

こういう考えは
力とポテンシャルの考えに起源があります
力 F には働く方向があり
その方向に、モノは動くのですが
これを幾何学化したのが、ポテンシャルで
山や谷の絵で表現されます

山から左の谷へ下るときには左方向に力が働き
右の谷に降りるときには、右方向に力が働く
って関係になっています

大学でも高校でも
音の現象は、この力学のカテゴリー内に
登場させているため、力学の表現の延長になっていますが
本当は、音は、熱力学のカテゴリー内のものです
もっと正確に言えば
流体力学と熱力学が両方が関係するのです

音の難しさは、流体ってモノの性質にあります
流体の原理は2つあります
① すべては、つながっている
② 個々の部分要素は
  その要素の表面を通じて働く力によって運動する
つまり、押し合いへし合いしている訳ですから
完全に閉じた系では、全体としての運動は回転しか起こりません

でも、閉じた系内に音源がある場合
低気圧の集団に、周りから風が流れ込むような
空気の移動が起こるのかがポイントでしょう

低気圧の原因は、その地表面や海面上の温度が
周辺よりも高い状態がつづく限り保たれます
一方、音源で生じた圧力は、音源が鳴る限り続きます
決定的な違いは
同じ圧力の差があっただけでは、音にはならない
ってことで、音であるためには
圧力の高低差が1秒間に何百回も繰り返して
はじめて音になる点に特徴があります

スピーカーのコーンの"ブルブルした振動"の
出っ張った状態と凹んだ状態が、周囲の空気に
どのような影響を与えるのかを、考えてください

ある瞬間にはコーンは、周囲の空気を押しだすように働きますが
別の瞬間にはコーンは、周囲の空気を吸い込むように働くのです

こうした動作が1秒間に何回も繰り返されるのです

そして、この音源の動作と同じ現象が
閉じた空間内の、音が広がるアチコチで起こると
アッ、ここでも音がスルってことになるのです

音圧の測定を行うマイクの原理はスピーカーの逆ですから
結局は、この凸凹を電流に変換するだけです

この凸凹の繰り返しを図にすると
sin関数の180°までが凸で
凹になった瞬間、180°~360°で一周です
0°~90°は、コーンの凸が強まっていく過程に
90°~180°は、コーンの凸が弱まっていく過程に
対応しています
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/25 18:18 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
Newtonが発見した
音速^2 = 体積弾性率/密度
という、実際に使える式で計算した
   音速(m/s) 密度(kg/m^3) 体積弾性率(Pa)
空気  343    1.2      1.4×10^5
水   1480   1000     2.2×10^9
鉄   5290   7860     2.2×10^11
https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/nakaniwa/keisoku/otonohayasa.htm
という表がある

1Hzという、あり得ない程ゆっくりな音も
もし音速で伝わるのなら
ただ手のひらで、空気を押せるって事になる

ある程度の速さで押し込まない限り
空を切ると、どうしても思える

つまり、空気の体積弾性率の値は
先端をふさいだ注射器のようなモノで
測定するしか手がないからだ

空気を鉄のように叩くには

水泳の飛び込みで、水面が固くなって
痛いように、一定の速さってもんが要るだろう

それに、ふつうの人の感覚じゃー
空気なんて無いに等しい訳で
水のような存在感ありありのものの密度が
たった1000倍なのに驚くのだ
感覚的印象では、少なくてもアボガドロ数
くらいの違いであって欲しいが
事実は違っているのだが

---------------------------------------
水のように空気をすくうなど出来ないが
5本指をボールを握るような形にして
素早く1/4回転と、その逆を何度もブルブルやると
指に、空気の存在感を体感できはする
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/25 19:14 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
Boeing747の最高速度は、274m/sです
当然、音速の83%が目一杯です

ですから、航空機の流体力学の設計では
空気は、圧縮されないものとして
すべての計算に乗る訳です

コンコルドのように音速の壁を越えると
空気の圧縮性がモノを言いだすようになるのです

つまり、音の問題は
はなっから、ふつうには思いつかない
空気の圧縮性の問題であった訳で
Newtonの偉大さは、ここにもある訳で

Newtonの時代には、まだ蒸気機関も当然なく
ひょっとしたら温度の正確な測定もない時代
かも知れないのに
"空気を圧縮する"なんて考えを
どうやって思い付いたのか、すごいことです

唯一思いつくとしたら
スポーツに使うボールです
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%83%AB
やはり古代ギリシアから空気を入れるボールは
あったんですね
動物の腸を使うのは、水筒の考えで
遊牧民が、もっと前からやってたでしょうから
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/25 19:38 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
Newtonの事だから
大気圧が水を10m押し上げる力をもっている事など
百も承知に決まってます
これは、Galireoの弟子のトリチェリが
Newtonが生まれた年に発見しました

大気中で、ボールを一様に圧縮するのは困難でも
水中ならできるくらいは思いつくでしょう

ですから、その辺の海女さんを連れて来て
海に潜らせ、水深とボールの径の関係を
測定させる実験くらいは計画したでしょう

これで圧縮率が測定でき、音速を計算できた訳です

でも腸自身の張力が絡むので
やはり注射器のような目盛のある器具を
作った可能性が高いかも知れません
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/26 22:50
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
スピーカーのコーンの可動範囲を0.1mm
と仮に考えると
音速330m/sというのは
3.3×10^5mm/sなので
0.1mm進む所要時間は
(0.1/3.3)×10^(-5)s = 3×10^(-7)sだ

コーンが振動するサイクルが
これ以上ゆっくりだと、次々に音を送り出す
っていうイメージにはならず
ゆっくり動くものから、なぜか超高速のモノが
放出されるっていう、ありえないイメージになる

この時間から導かれる等価な振動数は
何と、 3×10^6Hz = 300万Hz

ところが、人の可聴周波数は、20~2万Hzだ

あまりに矛盾した現実だ

まったく理解する方策を思いつかない

こんな難問が、まだ今の時代に残っていたなんて
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/26 23:32
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
タバコの灰を灰皿の角で落とす音だって
秒速330mなのだ

これを理解するには
やわらかいモノで、音が生じないことから
やはり、最初の仮定のコーンの可動範囲に
責任を負わせる必要があるとしか考えられないが

1Hzという音と音速から逆算すると
どう考えたって、音速は330 m/s であり
コーンの可動範囲が、330 mなどという
べらぼうな数字しかでない

もう1つの可能性を思いついた
それは、固体中の音が、最初に生じ
その音が空気中の音の音源になる可能性で
固体表面で生じ、表面や内部に伝わる音だ

固体なら隣り合う原子間の復元力は相当なもの
ですから、さほど堅くないコーンとはいえ
充分な堅さも持っているからコソのコーンなので

1Hzの振動で、コーンの材質内に
まず、固体中の音が生じる
イメージとしては、コーンがカキコキする感じだが
問題は、そうした固体中の音が
1 Hzに整合するのか、どうかだ
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/27 2:55 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
v = νλがあるのを忘れていました

1Hzの音の波長は、330mという長さがあったのだ

これだと極端で考えにくいので
ふつうの会話の330Hzでは、1mくらいなのだが
1mの距離の間に、何等かの異変を感じた経験など
まったくなく、一瞬で耳に小さなモノが届くって
感じなのは、誰しも同意するだろう

小さなっていうのは、自然に耳に入るから
そう思うのであって、大きさを見た訳ではない

こんなにも結構長い構造のものが
途中の空間を、手でグチャグチャにかき回しても
形を崩すことなく、キレイな音で聞こえ
ほとんど瞬時とも言える速さで伝わるのは
謎としか思えない

人の声では、意味内容をもった複雑なモノだが
それに人それぞれの個性的音色だって感じるのだ
それが、ほぼ一瞬で、伝わるのだ
しかも、その途中の空間を
手で、どのようにかき混ぜようが
まるで、そんな事お構いなしな点が謎です

それだけ精密な構造のものが
空気中を伝わるのに、その空気自体を手で
どんなにかき混ぜようとも、影響されない

他に、こんなモノがあり得るだろうか

微妙な表現をもつ精密な構造なんて
おっかなびっくり運ぶようなものなのが一般的だ
それが、強固な作りで守られるでもなく
まるで、すり抜けるが如く移動してしまう
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/28 5:41
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
柔らかいモノから音はでないと言いましたが

コンニャクでも、プリンでも
"ツルん"とか、"プりん"って音だってスルし
布のような素材で出来た旗が強風に煽られて
一度部分的に折り畳まれた部分が
無理矢理平らにされると、"パたっ"って鳴ります
これは、洗濯後のタオルの端を手で持って
素早く平らに均すときと同じですが
水分がなくても、あんなに薄い布でも
状況によっては"パタパタ"と、かなり大きな
音をたてる事があります

一体、毎秒340mもの猛スピードの音が
プリンのどこから、どういう仕組みで
生じるのか謎は深まります
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/4/29 2:39
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
電磁波(光)の場合は、もっとずっと深刻です
毎秒30万kmですからね

でも、可視光であれば発生が
原子内電子の量子過程という事が明白ですが
TVやラジオの電波は、電子の古典的周期的
加速度運動によりますが

量子過程では、エネルギー準位間の電子遷移で
発生するというダケで、ΔE = hνの関係の光が
発生する以上の事は分かりませんが
電波塔のアンテナ内の電子の周期的運動の振動数に比べ
べらぼうな速さのモノが放出される理屈では
似た状況にあります

さらに光の場合、空気のような媒質は
真空という空間自体ですから
発生装置の運動状態の影響を受けず
相対論の基本的仮定が成り立ちます
つまり実際は、地上か人工衛星内かの
どちらかに光の発生源があったとしても
どちらで発生した光かを問う事はできません

これは、パトカーのサイレンが
パトカーから放出されても、パトカーの運動が
音の速さを加速・減速するものではなく
あくまで発生後は地上に対する空気中を
運動するので、ドップラー効果が起こるだけです

これらの問題に共通する課題は
発生源の発生機構の主要過程の振動数に比べ
発生する音なり、光の速さが尋常ではない
という共通点があります

電磁波の場合は
Maxwell方程式という原理から
電磁波の速さが、媒質の誘電率と透磁率から
決まってしまうので
同じような理屈の
音の波動方程式が体積圧縮率と密度で
決まってしまう理屈に屈服するなら

有無を言えない状況にあるのですが

電磁波は、目に見える訳ではないのと
Maxwell方程式の組の、それぞれが
運動する電子による電場や磁場の生成と
電場や磁場の変化による電子の運動の変化
という2つの方向からの結果を統合した結果
連立方程式として、波動方程式ができるので

モノの運動のみの力学過程では
元々説明できない部分なので納得するしか
理解できませんが

音の発生は、純粋な力学過程なので
発生過程を見たままに、問うことができるダケに
問題は、ずっと深刻なのですが

音の発生が、固体中の音を介して
起こるものであるなら
固体中の音は、フォノンという量子現象なので
発生を、トコトン突き詰めることに
限界点が生じ、そこから先は
方程式に頼らざるを得ない
そういう理論的背景をもつ事になります
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/29 17:08
すんちゃん  サイトURL
https://www.youtube.com/watch?v=aado5fYI9dc
ブログやYouTubeに投稿しましたが、
物理の変位図では誰も理解出来ていないし教えてくれる人もいないので分かりやすい音圧図で説明するようにして欲しいと願っています。
管楽器共鳴や閉管スピーカーで音を大きく出来るのでは?と錯覚妄想する人は私だけでは無いはずです。
音響の基本になる共鳴なのに音圧の説明が逆に感じる教育は完璧に間違っています。
教育関係者の皆さんには音圧図で説明するように重ねてお願いします。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/30 5:44
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
共鳴とは、振動のタイミングが
2つ以上のモノで合ってしまう現象と言えると
思います

ブランコを漕ぐときのように
何回も、うまい事合わせ続けると
振れを大きくすることが出来ます

つまり、加えたエネルギーを貯める事ができます

極端な話しですが
ビルの端の1点を、指で揺する事で
ある振動のエネルギーをかけ続け
それがビル全体の何等かの構造に共鳴する振動なら
ビルを指で壊すことが出来てしまうと思います

共鳴の一番の特徴は、振動を介して
構造体がエネルギーを吸収し続けることです

1回1回のエネルギーが増えたりする事は
絶対ありえませんが、この貯める働きが
結果的に、エネルギーを大きくします

ですが、どこまで増えるものかは
受け手の構造によると思います

30cmの笛の場合なら
発生した音は、吹く口と出口の間を
1秒間に、340/0.3=約1100回も往復します

腹とか節というモノができる以前に
音が、これだけの速さで全体を飛び交っている
イメージが重要です

楽器を作る場合の技術的問題には
腹や節は重要な意味を現実的にもちますが

物理の問題としては
どんなに小さな音でも、毎秒340mもの
猛スピードで突っ走るという点にあるのは
明らかです

どういう仕組みで、そんな弱々しいものから
猛スピードの音が生まれるのか
これこそ大問題です
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/4/30 5:53 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
強制振動ってもんがあります
http://fnorio.com/0121harmonic_oscillator0/fig3-2-01.GIF
これが、エネルギーが貯まるとドーなるかを
表しています

笛だって、トランペットだって
楽器の演奏は、吹き続けることで行うのですから

これは強制振動の一種です

バネを1回だけ伸ばして、後は放置した場合
もし、一切の摩擦や抵抗がなければ
それが、そのバネの固有振動ってことです
大抵のものは、動作を続けて演奏するのですから
強制振動になっていると思います
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/5/1 7:30
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
この問題を考え続けて、やっと本丸に近づいた

そして、この問題に潜む闇も見えてきた

多くの受験戦争にさらされ
問題を即座に解き、正解を答えないと生き残れない
多くの高校生や、高校の先生、それに少なからず
その受験という登竜門をくぐりぬけた成人前の子たちを
受け入れる大学の人たちにも、その過酷な影響を
引きずらざるを得ない現実が見えた

化学の問題で、"モル"という概念は基礎です
1molに、アボガドロ数(約6×10^10^23個)という
とてつもなく大きな個数の分子があるのは
誰でも知っている
すでに高校を去って、40年ほど経ち
物理の教科書が朝永振一郎編集だった以外に
詳細な記憶は、失われていて思い出せないが

目の前に広がる、何も無いように見える空間に
空気があるのは、それを吸わないと生きていけない
関係上、誰でも理解できるが
その空気が、窒素76%、酸素23%
https://qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-3c238f092676e3a3527786cb3b3277ff
温暖化の二酸化炭素なんかは、0.05%
なのも理解できることだ

気体分子運動論を調べると、高校でもヤルようですが
温度と分子の速度の平均値の関係や
平均自由行程(分子が衝突せず自由に運動できる距離)を
学ぶのかは分からないが

空気の主要成分の
酸素分子の大きさは0.35nm
窒素分子の大きさは0.37nm
だいたい0.36nmくらいです
空気の分子の平均速度は、464 m/s
しかも、10nm立方あたりに26.9個も詰まっているのだ

つまり、元々空気の分子は、しょっちゅう衝突している事が分かるのと
元々音よりも早い運動をしているのだ

か弱い音でも、340m/sで突っ走れる原因は、ここにあった

だからと言って、プリンの"プりん"っていう音が
340m/sという速さの音を"生み出す仕組み"までは分からないが

こうした猛スピードで空気分子が次々に衝突する世界が
目の前に広がっているという事実は、あまり知られていない

それでも、音のことを考えるには
一見何もない空間に見えるところに、空気があると知るだけでは
不充分なのだ
その見えない空気が、さらに小さな分子が、ほとんど無数に飛び交う
世界に見えてこないと、340m/sもの猛スピードを理解することなど
できない
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/5/1 9:27
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
私はこの"音の問題"との付き合いは、相当長く
すんちゃんさんのように、ネットでも質問し続けていたのだ

誰かが決定的な答えをもたらすと期待していた

そんな中で出会った人が、cyototuというpen nameの
Tomio Petroskyという方だった
この人、実は日本人で山越富雄さんと言う人で
東京理科大の博士課程を卒業後、33歳で渡米し
有名なプリゴジン氏に師事した

BGK モデルを用いた相対論的な運動論的方程式の
分散関係と相対論における散逸過程の研究
https://www-tap.scphys.kyoto-u.ac.jp/~takamoto/masterthesis.pdf
は、今日見つけた2009年の修士論文ですが
そのp115にある Résiboisさんという方もPrigogine学派の一人で
この論文の基礎をなす
"Boltzman方程式の線形化"を説明した教科書を1977に上梓した事が
今回明らかになった
https://www.amazon.co.jp/-/en/Pierre-Resibois/dp/0471716944
なんと、amazonにpaper backがなく、Hard coverで9万円もする

Prigogineさんというと、日本では一般には哲学者に近い
扱いを受けてますが。学派のメンバーの物理への貢献度は
群を抜いています

Petroskyさんの集大成は
https://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/bitstream/2433/110983/1/KJ00004789946.pdf
なのですが
歴史を踏まえ、全体像の俯瞰を見せた上で
核心に迫る、この論文の書き方自体に衝撃を受けました

EinsteinやSchrödinger、Dirac、Pauli
さらにはGalireoにまでさかのぼる
誠実さを、感じられる論文に久々出会った衝撃は大きく
さらに、私の面倒な質問を多く聞いて下さった稀有な人が
petroskyさんです
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 .2 | 投稿日時 2021/5/1 10:29
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
電磁気という現象そのものを
電場と磁場をはっきり分けて理解するには
Faradayという人の発見がなければ
そう簡単に分かるものではないですが

音の存在自体は、人類の誕生と共に
知られ続けてたものです

電磁波の正しい方程式の解から分かる
遅延potential(Liénard–Wiechert potentials)
というものが
電磁波発生の過程を記述できるのですが

果たして音の波動方程式が
遅延potentialを導くほど深い論理構造を
その内部に含んでいるかが問題となります
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/5/1 10:46
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
この問題を考えるうちにTOSHIさんという
元の物理フォーラムの管理者で
この音の問題にも多く言及されている
言わば、HeroさんとTOSHIさん、かんねんさん
といった往年の名タッグが、この場を盛り立てて
いた時代があったのですが

TOSHIさんのブログの更新が2月以来
とどこおっている事に、心配がつのっている

TOSHIさんからお教えいただいた事は数知れず
糖尿や心臓の不調をかかえ
それでも、動かないと死んでしまうと
精力的に、学生時代から延々と探求された
素粒子の世界の姿を後世に残そうと頑張られている

元気でなくても、71回目を越えて
80を目指して頑張れるものと期待しているが

気になるのだ
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/5/1 12:11 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
Einsteinが、マイケルソン・モーリーの実験を
知ってか、知らずかはさて置き

彼は、"光の速さを越える現象はない"と考えた

それでも
光が、原因あっての結果として生じる事に変わりはない

問題は、光の速さにある
30万km/sという途轍もない速さは
たった1秒で、地球を7周半も回ってしまう速さ
なのだ

いくら電子の加速度運動から
電磁波が放出されても、この発生の瞬間を見るには
1mm の精度で見ようとするには
10^(-3)m/(3×10^8m/s) = 約3×10^(-12)sの
時間変化を記録する精度の装置が必要になる

これは、ピコ秒と呼ばれる世界だ

今の時代、それよりずっと短い
フェトム秒やアト秒の話題も賑わせているが

こういう短い時間の世界では
光さえ止まって見え、当然電子なども止まる

音の問題は、これほど深刻ではないが
やはり原因と結果の関係を表現する
遅延potentialによる記述は
理論的に、どういう筋書きで
音というものが生まれうるのかの理解には
欠かせません
-----------------------------------------
Golden Weekを自宅で我慢する人の多さの程度が
ネットの回線速度の著しい低下から
かなり大勢いることが分かるのですが
これは、J-Stageの論文が、ほとんど見れない程
なのに驚く
-----------------------------------------
音の速さは、標準状態の大気中では
一定なのだから、遅延potentialを構成できると
考えられますが
光と違い、技術的にも趣味の領域が中心なためか
光ほど、基礎的構築がなされていないのが現状だ

唯一、京大の紅serverは健在で
project 音響樽の構想
https://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/bitstream/2433/259608/1/traverse_13_101.pdf
のような構成はあることはあるが
遅延potentialという、原理的な発想で
構成されておらず

物理としての"音の発生問題"を記述するには
惜しいところだ

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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/5/2 5:06
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
なぜ、音の遅延potentialが
これまでの歴史で構成されなかったのだろう

言い方を変えるなら
ただ空気をかき混ぜるだけのゆっくりした振動が
徐々に音らしきものを生み出していく

そういう実験には、どういう問題があるのだろう

振動するモノの形と、大きさを変え
音が生まれる条件を探すことは
そんなに大変なことなのだろうか

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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/5/5 4:13 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
さすがは、Royal Societyだ
SOUND GENERATION BY TURBULENCE AND SURFACES
IN ARBITFRARY MOTION
J. E. Ffowcs Williams and D. L. Hawkings
http://www.ae.metu.edu.tr/~ae548/ref_papers/FWH_orig_paper.pdf

に、それらしきモノがあった

神部さんの論説にあった Lighthillと交流した
( Communicated by M. J. Lighthill )とある

この論文を、巷で見かけないのは
Boltzman方程式が本質論ってーのが分かっている
からだろう

ここまで本質論が意識されている時代なのだから
Prigogine学派の金字塔の
cyototuこと、Tomio Petroskyさんの業績が
統計力学の基礎に位置づけられる日も近いだろう
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/5/8 5:31 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
この論文、ちょっと違ってました
この違いは、最終的には
低周波振動子の周期的運動で発生すると
思われている音が

流体の渦に起因するなら違ってはいませんが
もしそうであるなら、振動子のEdge effect
のように、回転成分の生成が、音の発生機構に
なりますが、そういう話はどこにも見かけません

私見では、平板の低周波振動の面の部分からは
音を発生させるのは、論理的に難しいと思います

ただ、空気をかき混ぜる効果しか期待できない
と思います
その根拠は、音の速さ340m/sが如何に速いか
にあります
1Hzの音が成立するとも思えないのですが
そうなら、そうで、周波数の下限値を示すべきですし
もし、1Hzの音が存在するなら
1秒間に1回の振動という目で見えるくらいの
振動が、どうして340m/sなんて
途轍もない速さのモノを生み出せるっていうのでしょう

とても無理な話しです


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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2021/5/9 18:52 | 最終変更
OK_like-mj  常連   投稿数: 766


が、Landauの流体力学Ⅱの§74音の放出にあった
邦訳版を所蔵しないため
https://users-phys.au.dk/srf/hydro/Landau+Lifschitz.pdf
から転載したが、p284冒頭の式こそ
音の遅延ポテンシャルだった

この式は、74.13式になっている
この式から、最終的に音の強さが
音源となる物体の振動数の6乗に比例することが
結論されている

なんで、もっとはやくLandauに気づかなかったのか
後悔しています

この重要な式は、ほとんどの音の発生の
巷に出回っている説明に登場した形跡さえない

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【数式表現について】
①このForamでは、kafukaさんの
 TeX表示サービスCGI 「Fml2TeX」が組み込まれている
 http://fsci.4rm.jp/modules/d3forum/index.php?post_id=588
https://www.codecogs.com/latex/eqneditor.php
 で、TeXの書式が簡単に生成される
①と②を組み合わせれば簡単に表記可能だ

------------------------------------------
この式が説得力をもっているのは
分母に音速の3乗があるからだ
たとえ、振動数の6乗に比例しようとも
1Hzの音が実効的意味をもたないのは
測定値を入力して見るまでもなく明らかだ
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/5/9 19:22
OK_like-mj  常連   投稿数: 766
私の疑問はLandauによって解かれていた
というより、歴史的に総括されていたというが
正しいのですが

こうした完璧な記述が埋もれてしまって
世の中に、"音の発生"というものが
適当なごまかしとして流通しているのは
受験戦争の弊害なのか、音を考察する研究者の
怠慢なのか、音を扱う企業の勉強不足なのか

何れにせよ、今埋もれたモノは解き放たれた
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/5/16 16:47
すんちゃん 

多数ご意見頂いてありがとうございます。
公式に無いので想像してYouTubeに2点投稿しました。
私見なので間違いもあると思いますのでそれにもコメント願います。

閉端共鳴Kundtクント管
https://www.youtube.com/watch?v=ApnV-EPebS8

開端共鳴(管楽器や音響管スピーカー近似)
https://www.youtube.com/watch?v=FHUOwd64udw
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