試してフシギ

共振相性ぴったりの揺れ?(No.67)

相性ぴったりの揺れ? 相性ぴったりの揺れ?

実験監修:名古屋市科学館学芸員 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

どうしてなのかな?

厚紙で大きさの違う正方形の枠を4種類つくり、台の上に貼りつけます。台を手にもって左右に最初はゆっくり動かし、徐々に速く動かしてみましょう。ゆっくり動かしたときには、一番大きい正方形の枠が揺れ、動かす速度が速くなるにしたがって順番に小さい枠が揺れだします。動かす速さによって揺れる枠が違うのは、なぜでしょう?

そうかなるほど!

物体には固有振動数というものがあり、外部からその振動数に近い振動を与えると大きく揺れだします。これを共振といいます。固有振動数(共振周波数)は、その物体の慣性(質量)や剛性(堅さ)、支え方などの要素で決まります。実験で一番大きな枠から揺れだしたのは、大きな枠ほど質量が大きくて剛性が小さく、共振周波数が低いためです。つまり、重くて柔らかい物体はゆっくりした振動に反応しやすいということです。

・画用紙程度の厚さの紙 1枚
(B3サイズ)
・段ボール 2枚
(25×25cm)
・定規
・鉛筆
・カッターナイフ
・のり
・ゼムクリップ 8個

  • 1

    図の寸法に紙を切り分け、点線位置に鉛筆で印をつけます。

  • 2

    印に沿って紙を折り込み、正方形の枠をつくります。

  • 3

    段ボールを台にし、その上に大きさの順に正方形の枠を貼りつけます。
    ※枠どうしがぶつからない距離に等間隔に並べます。

  • 4

    台ををもって左右に動かします。

  • 5

    台を徐々に速く動かします。台を徐々に速く動かします。

  • 1

    図の寸法に紙を切り分け、まん中から2つに折ってのりづけして短冊をつくります。

  • 2

    台の上に高さの順に短冊を貼りつけ、クリップを2つずつ取りつけます。

  • 3

    台をもって前後にゆっくり動かすと、まず一番背の高い短冊が揺れだします。次第に速く動かすと、順番に背の低い短冊が揺れだします。

NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものです。工作の完成品は市販品と同等ではなく、代用品にもならないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。

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