【演習】気柱の固有振動（閉管）-高校物理をあきらめる前に

物理基礎【波】第20講『気柱の固有振動（閉管）』の講義内容に関連する演習問題です。講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

気柱の固有振動（閉管）ビンの口に息を吹きかけると，中の空気が振動して「ボーー」と大きな音が出ることがあります。ビンのような「底のある」容器の中の空気の固有振動について考察してみましょう。...

Contents

問題
答え

問題

以下の問題ではすべて，開口端補正は無視できるものとする。

[Level.1]
長さ0.85mの閉管内の気柱が基本振動している。この振動の波長は何mか。また，出る音の振動数は何Hzか。ただし，音の速さを3.4×10²m/sとする。

[Level.2]
閉管内の空気を9.0×10²Hzの振動数で振動させたところ，3倍振動となり，音が鳴った。振動数を徐々に大きくしていくと，気柱から出る音はいったん小さくなった後，再び大きくなった。 9.0×10²Hzの次に音が大きく聞こえたのは何Hzのときか。

[Level.3]
下図のように，両端が開いた管（シリンダー）にピストンを取り付け，管口に音源を置いて6.8×10²Hzの音を出した。ピストンははじめ音源側の管口の位置にあり，そこから徐々にピストンを引いていくと，音が大きく聞こえる位置が3箇所あり，その後ピストンはシリンダーから抜けた。ピストンが抜けた後，音は大きく聞こえた。このシリンダーの長さは何mか。ただし，音の速さを3.4×10²m/sとする。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。