気柱共鳴の実験

質問

こんばんわ。共鳴実験についてご質問させてください

共鳴実験から波長を求め、振動数を求めるというものです。

気柱共鳴装置の管口で音叉を鳴らし続けます。

だんだんと水面を下げていき、共鳴音を出す所を3箇所探します。

管口からはじめの共鳴地点までの距離をL1．2,3番目をL2.L3とします。

この実験について3点のご質問をさせていただきます。

(1)共鳴している気柱は定常波が生じていますが、この　ときの定常波の位置は管口端より、何cm外側に存在　するのでしょうか。

(2)波長λを求めるときに、λ＝2（L2－L1）とせずに、λ　＝４L1としてよいのでしょうか。

(3)温度が上がるとL1.L2のあたいは、それぞれどのよう　に変化するのでしょうか。

以上の3点になります。
どうぞよろしくお願いいたします。

回答No.2

yuu999 · ベストアンサー

規約違反になるのかな。

(1) (L3-5*L1)/4
　　L3からL1を引いた値が1波長の長さになりますので、その4分の1がL1とどのくらい違うか、調べればいいと思います。
　　だから、
　　(L3-L1)/4 - L1 = (L3-5*L1)/4

　L2を使えば式、答えの表記は違ってきます。

(2) いけない。管口端補正をしてない値なので。

(3)　大きくなる。速度が速くなるので、波長も長くなるため。

お礼

とてもわかりやすいご回答どうもありがとうございました。
今回このような質問に対しましてご回答いただけたことにまことに感謝いたします。
どうもありがとうございました。

回答No.1

myeyesonly

こんにちは。これは宿題のようですね。
そうすると直接答を書くと違反しちゃうので、考え方を書きます。m(__)m

1、これは開端補正と呼ばれる問題ですね。
この実験は閉管共鳴と呼ばれるもので、1/4波長で共鳴する事はお判りのようですね。

しかし、理想的な実験では、パイプの中に音源(音叉)を置かないといけないのですが、実際にはパイプの少し外側に置いて共鳴が発生します。
この時、音源のすぐそばの空間は、パイプがないにもかかわらず、圧力変化が少ない為に、実際にパイプがなくてもパイプとして機能するわけです。
これによる架空のパイプの長さが開端補正と呼ばれる量です。

2、L1は先にのべたように開端補正が生じているので、物理的な長さでは理論値より少し短くなります。
したがって、第1共鳴の長さの測定値をそのまま4倍しては間違えになります。

3、気柱共鳴を利用した楽器では温度が上がると音は高くなる事が知られています。
理由は、温度が上がると空気の密度が低下し、音の伝わる早さ(音速)自体が大きくなるからです。