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!
５月のイチオシ実験！
キーンと冷えるドライアイス！気温が上がってくるこの時期・ドライアイスを使った昇華・凝結・等速度直線運動の実験はいかが？
液体ゼロ！ドライアイスが消えるまでの３時間を科学する（昇華・凝結・等速度直線運動）
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 4月30日（木）「THE突破ファイル」（日本テレビ）の科学監修を担当しました。
- 5月8日（金）理科教育ニュースを担当しました。
- 6月14日（日） 千葉大学インスタレーション「探究」にて講師を務めます
- 6月26日（金） 千葉大学の公開研究会（中学理科について授業公開予定）
- 7月18日（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。
書籍のお知らせ
- 『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。
各種SNS（更新情報をお届け！）
X(Twitter)／instagram／Facebook（日本語）
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。
