Kuin taikuutta! Edullinen koe, jossa hallitset seisovia aaltoja kaiuttimella ja narulla

Olen Ken Kuwako, tiedekouluttaja. Joka päivä on koe.

Haluaisitko nähdä näkymättömän äänen muodon? Vaikka mielikuva koulun laboratoriolaitteista olisikin kallis, todellisuudessa voit tehdä yllättävänkin tasokkaita kokeita arkipäivän esineillä. Tänään esittelen laitteen seisovan aallon (seisova aalto) kokeeseen, jossa lanka tuntuu tanssivan kuin elävä olento. Kehitin tämän halvan mutta tehokkaan laitteen yhteistyössä koulumme opettaja I:n kanssa, käyttäen pääasiassa vain euron (100 jenin) kaupan tuotteita. Tämä on täydellinen projekti niin opettajille kuin kotioloissakin vapaa-ajan tiedeprojekteihin.

Tiederesepti: Rakennetaan kokeellinen laite arjen esineistä

Vaikka puhummekin ”fysiikan kokeesta”, et tarvitse mitään erikoisvälineitä. Tässä on lista tarvittavista tuotteista. Koko setin hinta jää lounaan hinnan tasolle.

Tarvikkeet: Halpa kaiutin (puretaan myöhemmin). Esimerkiksi Daisolla myyty 300 jenin (noin 3 euron) kaiutin oli tehokas. Koska siinä on 3W lähtöteho, se pystyy heiluttamaan lankaa vahvemmin ja dynaamisemmin. Parhaimpia juttuja tieteellisissä kokeissa onkin löytää parempia osia ja päivittää laitetta ajan myötä.

・Narulanka (paksu puuvillalanka) ・Paino (esim. kalastuspaino tai nippu 5 jenin kolikoita käy) ・Leikkuulautateline (ostettu euron kaupasta)

・USB-laturi/verkkovirtapistoke (ostettu euron kaupasta)

・Äänenlähde: Älypuhelin tai iPad (Lataa ilmainen ”Tone Generator” -tyyppinen sovellus. Mikä tahansa sovellus, joka pystyy tuottamaan tietyn taajuuden ääniä, käy.)

Seuraavaksi kootaan nämä välineet. Sido narulanka kaiuttimen värisevään osaan, vedä toinen pää leikkuulautatelineen yli ja kiristä se tiukaksi painon avulla.

No niin, virta päälle! Kun lankaa todella heilutetaan…

Mitä sanot tähän? Kaunis aallonmuoto näkyy selvästi jopa paljaalla silmällä. Seisova aalto ilmestyi paljon selkeämpänä kuin aiemmilla laitteilla. Tämä on todella vaikuttavaa!

Kokeen vinkit ja resonanssin ihme

Tämän kokeen mekanismi on yksinkertainen, mutta siinä on syvyyttä. Appia käyttäen, kun muutat ääntä kaiuttimesta matalasta (matala taajuus) korkeampaan, lanka alkaa äkillisesti heilua voimakkaasti ja muodostaa kauniin aallonmuodon heti, kun ääni saavuttaa tietyn tason. Tätä ilmiötä fysiikassa kutsutaan resonanssiksi, ja tällöin syntyvä, liikkumaton aallonmuoto on seisova aalto.

Vinkki onnistumiseen: ”Perusvärähtelyä” (tilanne, jossa aaltoja on vain yksi) on vaikea löytää heti. Kokeile ensin säätää taajuutta ja etsiä 3. tai 4. harmonista värähtelyä (tilanne, jossa aaltokumpuja on kolme tai neljä). Nämä ovat suhteellisen helppoja löytää. Sieltä voit arvioida taajuutta ja laskea sitä alaspäin, tavoitellen 2. harmonista ja lopulta perusvärähtelyä. Perusvärähtelyssä voi kestää hetki äänen käynnistymisestä siihen, että lanka muodostaa kauniin muodon, joten ole kärsivällinen ja odota rauhassa.

Ammattilaisen niksi: Hiljennystekniikka ja parannukset

Kävin äskettäin Narikalla ja näin heidän laitteensa seisovien aaltojen havainnointiin (Seisovan aallon kokeilusetti). Kuten odotettua, toisin kuin kotitekoinen versio, siinä oli enemmän tehoa ja pystyin havaitsemaan kauniin seisovan aallon.

Oli mielenkiintoista huomata, että kun värähtelylaitteen asettaa pystyyn, värähtelytaajuus puolittuu. Ehkä tämä liittyy Melden kokeeseen? Sitä pystyi havainnoimaan hyvin. Kokeilin itsekin tätä temppua omatekoisessa Daiso-laitteessani: käänsin värähtelyosan ylöspäin ja asetin siihen viivaimen tms. Voi pojat, sainkin esiin entistäkin kauniimman seisovan aallon!

Kyselyt ja yhteistyöpyynnöt

Tehdään tieteen ihmeistä ja hauskuudesta entistä helpommin lähestyttävää! Olen koonnut selkeästi tietoa hauskoista kotona tehtävistä kokeista ja niiden nikseistä. Kokeile etsiä lisää! ・Tämän tiedeblogi (Kagaku no Netachō) on julkaistu kirjana. Lisätietoja löydät tästä ・Lisätietoja ylläpitäjä Ken Kuwakosta täältä ・Erilaiset yhteistyöpyynnöt (kirjoittaminen, luennot, kokeilupajat, TV-konsultointi/esiintymiset, jne.) täältä ・Artikkelipäivitykset lähetetään X:ssä!

Kagaku no Neta -kanavalla (Tiede-niksi-kanava) jaetaan kokeellisia videoita!

３月のイチオシ実験！

• 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。

テレビ番組・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。
• 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師・ショー・その他お知らせ

• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（土）　教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
• 10/10（土）　秘密兵器「帯電ガン」が炸裂！ビリビリ！ドキドキ！静電気サイエンスショー＠千葉市科学フェスタ（午後予定）
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。