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公園にあるあの乗り物でイメージできる!共振・共鳴について解説!【イメージ重視の物理基礎】

  • まずはザックリ理解したい
  • イメージを優先したい
  • 苦手を克服したい

このような方向けに解説をしていきます。

【今回わかること】

  • 共振・共鳴とはなにか
  • ブランコでの共振イメージ
  • 共振・共鳴の例

タイミングが合えば共振・共鳴する

物体は、固有振動数と同じ振動数で力を加えられると、揺れが大きくなる。

このような現象を共振もしくは共鳴と呼びます。

音に関するものは共鳴、それ以外は共振と使い分けることが多いです。

 

ブランコに乗ったことのある人は、必ず共振を経験しています。

ブランコを押してあげる側になって想像してみましょう。

タイミングよく背中を押してあげると、どんどん揺れが大きくなっていきますよね?

これが共振です。

揺れやすいタイミング(固有振動数)に合わせて力を加えれば、揺れを大きくできます。

まこと
共振・共鳴に関するおもしろい現象を2つ見てみましょう!

【共振の例】振り子の共振

ボールの色が同じもの同士は、ひもの長さを同じにすることで、揺れやすいタイミング(固有振動数)を一致させています

オレンジのボールを揺らすと、上の棒に振動が伝わり、他のひもにも揺れが伝わっていく。

ここで、揺れやすいタイミングが一致してるオレンジのみどんどん揺れが大きくなり、他のボールの揺れは大きくなりません

他のボールからすれば、タイミングが合ってない状態でブランコを押されてるのと同じですね。

 

【共鳴の例】音叉(おんさ)の共鳴

音叉の振動数440Hzとは、1秒間に440回振動するような揺れ方が、その音叉にとっては揺れやすいということです。

真ん中の音叉を叩くと、周りの空気が440Hzの振動数で揺れます。

440Hzで振動してる空気が左右の音叉を揺らすのですが、揺れやすさが一致してない442Hzの音叉は何も起こりません

しかし揺れやすさが一致してる440Hzの音叉には揺れが伝わり、叩いてないのに振動が伝わり音が鳴ります。

これが共鳴という現象です。

コップに固有振動数と同じ音を当て続けて割るのも、共鳴を利用した現象ですね。

 

まとめ

  • 共振・共鳴とは、固有振動数に合った力を加えて揺れが大きくなること
  • タイミングよくブランコを押せば揺れが大きくなる
  • コップの実験はキケンなので真似しないように!

 

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