気柱共鳴(簡易版)
  

対象等

中学生から高校生まで

目的

音叉を気柱に共鳴させることによって、音叉の振動数を求める

準備

メスシリンダー、共鳴箱のついていない音叉、打棒、温度計、水、定規

実験場所

物理実験室
方法
@ 実験を行う場所付近の気温を温度計で測定し、結果に記入する。さらにその結果から、当日の音速を公式に従って求める。
(生徒はよく水温と間違えます)

A メスシリンダーの管口近辺で音叉をたたき、管口に近づける。
(音叉は水平にして、振動方向がメスシリンダーの管口付近になるようにかざす)

B 音叉をメスシリンダーにかざした状態で、メスシリンダー内に水を加え、音が大きくなる点を探す。

C 音叉の音が最も大きくなった時点で水を加えるのを止め、管口から水面までの距離を定規でmmの単位まで正確に測定する。

D 水を加えすぎてしまった場合は、少量の水をこぼしてから、再度測定する。

E 測定した長さは閉管の基本振動に該当するので、この波長を求め、結果に記入する。

F さらにおんさの振動数をv=fλの公式から求め、結果に記入する。

注意点
・ 方法の欄にも書きましたが、そのほかに、音さをたたくときはメスシリンダーから離した上体で叩くよう指導しています

・ 音が大きくなる瞬間を探すのは、かなり難しいです。ある程度目安をつけてから、あとは少しずつ水を足していって、探すよう指導してます。
結果  
 誤差の多い実験ですが、波長が測定値の4倍ぐらいになることを説明しています
 
 
考察、応用等
 この実験は基本振動の共鳴点だけを見つけるものです。開口端補正については説明していません。

 実験の趣旨は、音さの音が気柱で共鳴すること、またその長さが波長の4分の1にほぼ等しくなることが証明されれば良いと考えています。

 音さの振動数をあらかじめ測定しておくと良いと思います。デジタルの低周波発信機で音さの音と共鳴させ、音さの振動数を求めることも出来ます。

 いずれにしても、高価な気柱共鳴セットを揃えなくても、手軽に出来る実験です。
  

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