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気柱

気柱共鳴の実験を気柱共鳴装置で行った場合、水中に入っていく波は存在するのでしょうか?存在はするが水中に行きまた戻ってくるというのは微量なので考えなくて良いなどという具合なのでしょうか?参考書等には水面では空気は振動できないと書いてあったのですがどうも納得できないのでよろしくお願いします。

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  • 物理学
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水と空気の弾性率の違いも影響しているかと思います。 (水のほうが遥かに圧縮されにくい) で、水と空気の界面では、 空気から音が進入する場合:水のほうがはるかに圧縮されにくいため、固定端(壁)のようになって、大半が反射される。 水から空気に向かって音が入る場合:空気の側が遥かに圧縮しやすく、自由端(水中の音波は高い弾性率のため、変異が非常に小さい→空気に圧力変化がほとんど伝わらず、圧力がほぼ0)のようになって、やはり大半が反射される。 ということになるかと。

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補足 異なる媒質間での反射などの様相を見るには、電気回路と同様にインピーダンス(音響インピーダンス)を考えると楽かと思います。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%94%E3%83%BC%E3%83%80%E3%83%B3%E3%82%B9%E6%95%B4%E5%90%88 この項の音響インピーダンスのところを見ると、水の方が空気の3000倍ほどのインピーダンスになっています。 インピーダンスの比からすると、空気->水、あるいは、水->空気に入って行く割合は、概ね0.03%程度ということになるかと。

参考URL:
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%94%E3%83%BC%E3%83%80%E3%83%B3%E3%82%B9%E6%95%B4%E5%90%88

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  • 回答No.2
  • TT414
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>微量なので考えなくて良い 水中に行く分は空気中に戻る分の1%以下なので、無視しているのが現状だと思います。 >水から空気中に波が来るとしたら この場合も水中へ戻るほうが多いので、空気中へ行く分を無視しているのだと思います。

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  • 回答No.1

水と空気では密度がぜんぜん違いますのでほとんど無視できると思います。 厳密に言えば僅かの音は水中に入っていくでしょうが、ほとんどコンクリートの壁と 考えていいくらいではないでしょうか。

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質問者からのお礼

すぐに回答していただきありがとうございます。イメージではわずかとイメージできたのですが実際に上手く考えられませんでした。密度を考えるということは空気よりも水を振動させるのは密度が大きくより多くのエネルギーが要るということですか?入射はそれでほとんど考えず、反射しているものだけ考えるという訳ですね。 もし逆に水から空気中に波が来るとしたら状態変化が大きな要因になり、この場合もほとんど考えなくてよいのでしょうか? 質問ばかりですみませんが疑問に思ったことを調べようと思っても良い参考書がないものなのでよろしくお願いします。

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