気柱の共鳴

　　　　気　柱　の　共　鳴

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１．目　　的　気柱の共鳴を利用して、おんさの振動数を測定する。

２．準備物　気柱共鳴装置（共鳴用ガラス管，ゴム管，水位調節用水槽），

　　　　　　おんさ（または小形スピーカーと発振器），ゴム付きつち，温度計

３．原　　理

　おんさの音と気柱が共鳴しているとき、気柱の振動の様子は図１のように、管口がほぼ

定常波の腹となり、水面が節となっている。この図から、おんさの音の波長λは

　　　　　　λ＝２（ｌ_２－ｌ_１）①

となる。空気中の音速Ｖは室温をｔ（℃）とすれば

　　　　　　Ｖ＝331.5+0.6ｔ②

より求められ、おんさの振動数ｆは、Ｖ＝ｆ･λより

として、求められる。

４．方　　法

（１）室温ｔ（℃）を測定する。（実験の前後で２回測って平均をとる。）

（２）気柱共鳴装置の水槽を、その底がガラス管の上端にくるまで持ち上げておき、ガラ

　　ス管の中に、ほぼいっぱいになるまで水を入れる。

（留意点）　ガラス管の中に水を入れるとき、水槽を持ち上げておかないと、水を入れた

　　　　　後に、水槽を下げてガラス管中の水面を下げるのにつれて水槽中に水がいっぱ

　　　　　いになり、水があふれ出てしまう。

（３）おんさをつちでたたいて振動させ、ガラス管の口から２cmぐらいはなれた位置に近

　　づける｡

（留意点）　おんさでガラス管の口を割らないように注意する。

（４）（３）と同時に水槽を動かして水面Ｃを適当な速さで上下させ、気柱がおんさの出

　　す音に共鳴して最も強く聞こえるときの水面の位置を求め、管口から水面までの距離

　　ｌ_１を測定する。

（５）さらに、水槽を下げて水面Ｃの位置を変え、再びおんさに共鳴する位置を求め、管

　　口から水面までの距離ｌ_２を測定する。

（６）以上の実験を３回くりかえす。

５．実験結果

（１）測定値を表にまとめ、ｌ_２－ｌ_１の平均値を求めて、音波の波長λを式①によって求

　　める。

　　　　　 λ＝２（ｌ_２－ｌ_１）＝

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　λ＝　　　　（ｍ）

（２）室温ｔから、式②によって音速Ｖを求める｡

　　　　　Ｖ＝331.5+0.6ｔ＝　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｖ＝　　　　（ｍ/ｓ）

（３）（１）で得たλと、（２）で得たＶにより、式③によっておんさの振動数ｆを求め

　　る。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｆ＝　　　　（Ｈｚ）

６．考　　察

　この実験で４ｌ_１を波長として用いないのはどうしてか。４ｌ_１で求めた波長と上で求め

たλとを比較して、その理由を考えよ

７．感　　想

　　　　　　教師用　気　柱　の　共　鳴