絵をアナモルフォーシスに変換します。
絵の下から見ます
2026年3月21日土曜日
2026年3月14日土曜日
ビンの固有振動による共鳴６(拍手)
拍手もヘルムホルツ共鳴（geminiより）
2025年3月、米コーネル大学と埼玉大学等の研究チームが発表した論文により、その原理がはじめて科学的に証明されました。 論文によると、拍手の音の原理は「ヘルムホルツ共鳴」と呼ばれる現象と同じです。
共鳴器の形成: 手を叩き合わせる際、両手のひらの間に一時的な空洞（キャビティ）が作られます。これが瓶の胴体にあたります。
開口部（ネック）: 親指と人差し指の間の隙間などが、瓶の「口」のような役割を果たします。
音の発生: 手がぶつかる瞬間に中の空気が圧縮され、隙間から高速の空気（ジェット）が噴き出します。この空気の塊がバネのように振動することで、特徴的な拍手音が生まれます。
あまり大きな音はでません
音の変化の理由
この原理に基づくと、手の形によって音が変わる理由が説明できます。
低い音: 手を丸めて（カップ状にして）空洞を大きくすると、共鳴周波数が下がり、より低い音になります。
高い音: 手を平らにして空洞を小さくしたり、隙間を狭くしたりすると、高い音になります。
ビンの固有振動による共鳴５(ヘルムホルツ型消音)
のらねこ学会のPinPoint物理シリーズにもあるように、共鳴と消音は表裏一体です。
① 音が入射すると、開口部の空気粒子が激しく共振する。この際、開口部での摩擦損失によって音が音エネルギーから熱エネルギーに変換され、消音される。
② 共鳴によって入射音に対し位相が180度ずれた音を発生し、元の音と干渉して打ち消し合う。
1. 「音圧（力）」と「空気の動き（速度）」の90度ズレ
まず、ヘルムホルツ共鳴器の「首」にある空気の塊を、ブランコに乗った子供だと考えてください。
音波（力）が空気を押します。
しかし、空気には重さ（慣性）があるため、押されてすぐには最高速度になりません。
「力が最大」のときではなく、力が弱まり始める頃に「速度が最大」になります。
ここでまず、入力された音に対して90度の位相差が生まれます。
2. 「速度（動き）」と「位置（反発力）」のさらに90度ズレ
次に、動いた空気が共鳴器の「中の空洞」を押しつぶします。
空気が最も奥まで押し込まれたとき（位置が最大）、中の空気はバネのように最強の力で「押し返そう」とします。
「動くスピード（速度）」がゼロになった瞬間、「押し返す力」が最大になります。
ここでさらに90度の位相差が加算されます。
3. 合計180度（逆相）の完成
これらを合わせると、外からの音に対して、共鳴器が反応して「音を出し返す」タイミングは以下のようになります。
（外からの音圧）+90度 （空気の移動速度） +90度 （共鳴器が押し返す圧）
合計で180度のズレが生まれます。
参考：耳元にビンをもってくると強調されて聞こえるわけ
同じ固有振動数の音が鳴っているとき、ビンはその音のエネルギーを効率よく吸い込み、内部で激しく振動します。
増幅器としての役割: ビンの口の空気は、外の音よりもはるかに大きな振幅で激しく出し入れされます。
放射: その激しい振動が「新たな音源」となって、あなたの耳に向かって強い音波を放射します。
結果: 元の微弱な音に、ビンが作り出した「強い放射音」が加わるため、音が大きく（強調されて）聞こえます。
ビンから出た音は、元の音を打ち消すよりも、「ビンそのものがスピーカーのように鳴る」効果が勝ります。元の音を打ち消すポイントも空間のどこかには存在するはずですが、耳元ではビンが発する「強調された音」をダイレクトに聴いている状態です。
（geminiより）
ラジカセの音を消音しようと挑戦しました。
１つでは効果がないので、2個向き合わせて実験しました。
はじめ、流す音の振動数と違う固有振動数のビンでやります。ビンをおいてもビンをのけても、音の大きさは変わりません。
次に、流す音の振動数と同じ固有振動数のビンでやります。２ｃｍほど離して、ビンを向かい合わせにすると、音が少し小さくなりました。（ちょっとわかりにくいですが）そこから、びんをさっと遠ざけると音が大きくなるのがわかりました。
さらに よくわかるように 直径4cm、長さ50cmほどの筒を用意しました。まず、そのままラジカセのスピーカにつけて聞きます。
次に、上の写真のように、筒の下から10cmほどのところにペットボトルを2個向かい合わせにつないだものを用意しました。ペットボトルの振動数はラジカセからでる音の振動数とは違うものです。この筒をラジカセのスピーカーにつけて聞きます。
音は筒だけの時と変わらないくらいの音が聞こえます。
さらに、ラジカセからでる音の振動数と同じ振動数のペットボトルを2個向かい合わせにつないだものを用意しました。この筒をラジカセのスピーカーにつけて聞きます。
音は筒だけの時と比べてかなり小さな音になっています。
2026年3月1日日曜日
ビンの固有振動による共鳴３(ビンの口のあたりの空気の流れ)
ヘルムホルツ共鳴をしている時のビンの口のあたりの空気の流れをビデオでとってみました。
音を出して、共鳴しはじめると、線香のけむりがビンの中に入ったり、出てきたりするのがわかるかと思います。また、口の先端あたりをみると、小刻みに震えているのも見えます。
イメージ
2026年2月28日土曜日
ビンの固有振動による共鳴４(音反動車)
音反動車（音力車）の仕組み（geminiより）
回転が生まれるステップ
共鳴: スピーカーなどで特定の周波数の音を流すと、容器内部の空気が激しく出入りします。
空気の噴出（整流作用）:
空気を吸い込む時は、全方向から均等に吸い込みます。
空気を吐き出す時は、出口（ネック）の方向に真っ直ぐ勢いよく吹き出します（ドライヤーの風のようなイメージです）。
反作用の発生: 吐き出す時の空気の勢い（モメンタム）が吸い込む時よりも強いため、容器は吐き出した方向とは逆の方向へ押し戻されます。
回転: この「押し戻される力（反動力）」が、風車の羽根を回すように作用し、装置が回転し始めます。
東芝 TY-CRX70 (2W×２)
をアンプとして使った
ipad＋ラジカセでは、音反動車では、出力不足のため回らなかった。
そこで、パソコンの「はつね」を使った
さらに、
Windows 10/11で音量を物理的な限界以上に大きくする裏技？を使った
再生タブのスピーカーをクリックし、プロパティをクリック
拡張タブのイコライザをクリックし、…をクリック
バーをすべて上にあげ、保存をクリック
プリセット名を入れて、OKをクリック
容器を下から支える方法では、パソコン+ラジカセでは、出力不足で回らなかったため、容器をぶら下げる方法にした。
（下から支える方法）
（ぶら下げる方法）
容器の種類 ふたの穴の直径 振動数
ヨーク 5mm 452Hz
R1 5mm 301.5Hz
たれビン 6mm 818.2Hz
2026年2月21日土曜日
ビンの固有振動による共鳴２(低周波発振装置)
はじめに、FFTwave でそれぞれのビンの振動数を調べておく。
種類 振動数
目薬のビン 1152
たれビン 923.2
イソジン 562.6
R1 438.7
綾鷹 258.4
ウイルキンソン炭酸 204.6
2026年2月14日土曜日
ビンの固有振動による共鳴１(びんをストローでふく)
アクリル板で三方を囲む
OHPシートでいきがかからないようにする
ストローで吹いて音をだす
発泡スチロールシートまたはアルミホイルをのせる
違う種類のビンをおく。
吹いたビンと同じ種類のビンの上にある発泡スチロールシートだけが落ちる。
口で吹いた時の
種類 音の出しやすさ
目薬のビン ◎
たれビン ◎
イソジン ◎
R1 △
綾鷹 〇
ウイルキンソン炭酸 〇
ビンをふくと、音がでる仕組み（geminiより）
1. ベルヌーイの定理による「吸い出し」
ビンの口に対して水平に息を吹きかけると、ビンの外側の空気の流れが速くなります。ベルヌーイの定理により、流速が速い場所は圧力が下がるため、ビン内部の空気が一瞬外へ吸い出されます。
2. 反動による「押し込み」
内部の空気が吸い出されると、ビンの中は一時的に真空に近い「負圧（低圧）」状態になります。すると今度は、外気圧がそのへこみを埋めようとして、空気を中にギュッと押し戻します。
3. 慣性による「オーバーシュート」
ここがポイントですが、戻ってきた空気は勢い（慣性）がついているため、元の圧力で止まらず、ビン内部をパンパンに加圧してしまいます。
4. 振動のループ
パンパンに加圧された空気は、バネのように再び外へ押し返されます。そこにあなたの「吹き続けている息」が重なり、この「吸い出し→押し戻し」のサイクルが高速で繰り返されることで、空気が震えて「ボー」という音になります。
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