ヘルムホルツの共鳴器 用途の違いと仕組みについて

質問

こんにちは。音のこと、とくにヘルムホルツの共鳴器について疑問がございます。

スピーカーに使われるバスレフ、
工場などの防音につかわれる箱形の共鳴吸音ユニット（孔のあいたもの）、
どちらもヘルムホルツの共鳴を利用しているそうです。

バスレフの場合は共鳴を利用して、音を増幅。
共鳴吸音器は、音を吸音するため。
真逆の効果であるため、スッと納得できる答えが見つかりません。
音の発生源が内部にあるか、外部で離れているかの違いしかないように
思いますが、それだけなのでしょうか。

というわけで、以下の質問にお答えいただけますと幸いです。
小さなサイズの吸音ユニットの自作に生かしたいと思っています。

●バスレフと共鳴吸音器のそれぞれが共鳴を利用する仕組みの違いとは？
●ある周波数の音源付近に、共鳴器を１つおいた場合、減音（吸音）効果が
　最大限に得られるためにはどうすれば良いか
　（大きさや共鳴器を構成する素材（の密度）、共鳴器と音源の距離と波長の関係、
　　共鳴器の周波数などについてご指摘下さい。音源は複合音ではなく純音であるとお考えください。）

※余談…コレぐらいの理解しかしていませんという表明＞
（音圧と関係してるんでしょうか…はなれた所で鳴った音が共鳴器に到達したときに、
その共鳴器がもっているキャパシテイ？（あるかわかりませんが）以内なら効率よく音を吸っているが、
キャパをこえてでっかい音でぶっ叩いたような場合、一緒に振動しまくって、より音を増幅してしまう、という
ような事になっているのでしょうか。　共鳴とはいえ、全体のエネルギーは移動しているだけで増えるとは考えられないので
離れた所の物体が共鳴している場合には、元の音はその分ロスをしていると考えてよいのかな…
頭がこんがらがります…

※参考にならないかもしれませんが、質問のきっかけになったアホらしい行動＞
（ペットボトルを口で吹くと、予想以上にデカイ音になってびっくりするのですが、同じ形のペットボトルを
もうひとつその口付近に向けると音が減るような気がします。で、もうちょっと頑張って強く吹くと今度は
より大きい音になって、どちらのペットボトルも強く共鳴するような？ん、ダブルバスレフってこれ？あれれ？…疑問沸騰）

長文済みません！お手数ですが何とぞよろしくお願い致します。

回答No.1

htms42 · ベストアンサー

詳しいことは知りません。推測です。

まずヘルムホルツ共鳴の周波数について
ペットボトルを鳴らされたというのが書いてあります。普通高等学校の教科書などで出て着うる気柱の共鳴は振動数が空気の部分の長さだけで決まっています。試験管を吹くと音が出ます。水を入れて気柱の長さを替えたものを並べるとドレミファ．．．を作ることが出来ます。振動数は試験管の太さに関係ありません。太い試験管でも細いし転換でも気柱の長さが同じであれば同じ音が鳴ります。ところがガラス瓶とかアルミボトルでやると試験管と同じ深さにそろえても音がかなり低いです。これを不思議に思って調べるとヘルムホルツ共鳴だという説明を見つけました。振動数を瓶の形から求める式が書かれているサイトもいくつかあります。
試験管と比べると瓶の方が体積が大きいので振動する空気の量が多いです。エネルギーの吸収能力が大きいということになりそうです。
息を吹き込んだ場合、エネルギーは供給されています。息は瓶の口に斜めに吹き込みます。乱れた渦が出来ています。振動数としては非常にたくさんの物が混ざっているのです。その中の特定の振動だけを抜き出しているだけです。吹き込んだ息で特定の振動数の振動にエネルギーを注入する形になります。増幅といえないことはないと思いますがエネルギーがある振動数の振動に吸収されているともいえるのです。
工場の吸音装置というのがよく知りませんがエネルギーの吸収です。でも音が大きくなればうるさいですよね。これは分かりません。
２ストのバイクの排気管はものすごく太いです。かえるを飲み込んだ蛇のような感じです。ここでもヘルムホルツ共鳴を使っているというのを読んだことがありますが説明はよく分かりませんでした。
あまり答えになっていませんね。すみません。

お礼

なるほど、気柱共鳴よりヘルムホルツの共鳴のほうが音が低めになるのですね。通常の気柱共鳴よりも低い周波数をカバーできる、ということは　重低音を重視するスピーカーや、低周波を防音するために有効だ、ということになりそうですね。いやはやこの歳になって理科の実験がこんなにおもしろいとは思いませんでした。もっと調べてみようと思います。　大変参考になりました。