目標 閉管内の気柱の共鳴を利用して、おんさの振動数をはかる。
準備 気柱共鳴装置、おんさ、たたき棒、温度計
実験手順
(1)気温ｔ１[℃]をはかる。
(2)カップを管口あたりに保持して、水を入れる。
(3)たたき棒でおんさを軽くたたき、管口の上方2cmくらいのところで支える。
このとき、定常波の腹が管口のすぐ上にできるので、おんさをあまり近づけると定常波を壊す。
管口の近くでおんさをたたくと、管を破損することがあるので注意のこと。
(4)カップを下げてゆき、気柱がもっとも強く共鳴する点を求め、管口から水面までの距離ｘ１をはかる。
水面を1cmくらい上下しても音が聞こえる。カップを下げてゆき音が聞こえ始める位置と、音が聞こえなくなる位置のほぼ中央が共鳴と考えてもよい。
(5)ｘ１の約3倍近くまで水面を下げてから、おんさを鳴らしながらカップをさらに下げてゆくと、再び共鳴して音が聞こえる。管口から第２共鳴点の水面までの距離ｘ２をはかる。
(6)再び、気温ｔ２[℃]をはかる。
データの分析
(1)音波の波長λを求める。
(2)２つの気温の平均ｔを求め、それを元に音速ｖを計算する。
(3)おんさの振動数を計算する。
(4)開口端補正Δｘを計算する。
参考 管内には水蒸気があるため、音速は式で計算したものよりやや大きい。
