水波発生器(単振動)

質問

高校物理で、水波発生器を自作しようと思っています。

波源にいろいろなものを考えたのですが、簡単な工作で、単振動をさせられるような案はないでしょうか？必要な振動数帯域は5[Hz]～50[Hz]ぐらいです。

低周波発生器(RCオシレーター)はありますので、それを使って何とかしたいと思っています。

-----------------------今考えているもの-----------------------

(1) スピーカーのサブウーファーユニットを購入し、それを低周波発生器につなげる
(2) コイルと磁石で振動体を作る(ただし、巻き数や磁石の強さなど全く分かっていない)

以上、よろしくお願いいたします。

回答No.3

phobos · ベストアンサー

宇都宮清陵高校の先生が「水波実験装置」を作っておられますが、参考になるでしょうか。
http://www.toray.co.jp/tsf/rika/pdf/rik_097.pdf

ただ、既に実験されてお解りの通り、電磁式の加振機では数十Hz以下の低周波域では十分なストロークやパワーが得られませんね。
これは原理上仕方がないことですので、もし５Hz程度の低周波でも十分な大きさの波を起こしたいのならば、私としては機械的な駆動をお勧めします。

ご参考までに、大学の研究室などでも使われる簡易造波水槽の構造図を添付します（波の大きさは誇張してあります）。
消波板には斜めの板に角材を並べて取り付けると、より消波効果が高くなります。

お礼

丁寧な回答ありがとうございます。

水波投影機などの作成方法はなかなか探しても見つかりませんでしたので、助かりました。波弦と同期させることで、静止したような図を作れるのはなかなか魅力的ですね。

一度参考にして見たいと思います！

回答No.2

tadys

＞コイルと磁石で振動体を作る
このようなものが売っています。
http://direct.sanwa.co.jp/ItemPage/400-SP001
http://news.walkerplus.com/2009/1118/20/

音叉を振動させて先端を水につけるのでも波が起きます。

波がよく見えるようにするには底をガラスなどの透明な板にした容器を浮かせておいて、上から点光源で照らして床に影が映る様にするといいです。

ところで、波の実験をするのであれば容器の端で波が反射しないように波消し装置を用意する必要が有ります。
波消し装置がないと発生した波が定在波になってしまい、進行する波になりません。
波消し装置としては
　壁の部分を垂直な壁ではなく傾斜をつけて遠浅のようにする。
　壁に目の粗いスポンジを張り付ける。
などが考えられます。

お礼

早速の回答、ありがとうございます。

何でもスピーカー、安価で興味がわきました!!

実はこの1週間、自分でもスピーカーを分解したりなどして試行錯誤をしております。ただ、普通のスピーカー（大体1000円前後）のものだと、低周波では全く振動しません。水波投影機だと計算したところ見やすい波長だと大体10～20[Hz]位の振動をさせたいのです。これが低周波帯域が振動すればいいのですが…

回答No.1

debukuro

モーターをサイリスタ制御して水に振動を与えた方がいいと思います
板を揺らせば平行波、球体で水面を叩けば円波が得られます

お礼

やはりモーター制御が楽でしょうか。

波の干渉において、同位相は考えがつくのですが、逆位相が難しそうですね。

ありがとうございました。