踊る発泡スチロール！「クント管」で学ぶ波の不思議な世界
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
みなさん、こんにちは！突然ですが、みなさんは「音」を自分の目で見たことがありますか？閉管を使ってどのような長さにすると共鳴が起こるのか？を調べました。この装置は演示実験用に買っているもので、生徒にiPadと水をつかって行う閉管を使った実験をしています。iPadをつかうと、いろいろな音程の電子音が出せるのでそれも便利ですね。
「音は耳で聞くものでしょう？」と思うかもしれませんが、実は科学の力を使えば、音の正体である「波」の姿をくっきりと映し出すことができるのです。
今回は、科学の街・つくばにある「つくばエキスポセンター」で見つけた、驚きの実験装置をご紹介します。
「音」の正体を目撃せよ！クント管の魔法
茨城県にある「つくばエキスポセンター」は、大人も子供も夢中になれる科学のワンダーランドです。もしこの施設が東京の真ん中にあったら、毎日行列ができるのではないか……そう思わせるほど、興味深い展示の宝庫なのです。
ここで私が釘付けになったのが、「クント管」という装置です。これを使えば、普段は見ることができない音の波を、美しい模様として観察することができます。まずは、その不思議な様子を動画でご覧ください。
激しく踊る白い粒！「定常波」の秘密
筒の中に入った小さな発泡スチロールの粒が、ある瞬間に不思議な模様を作り出しましたよね。装置の振動数をうまく調整していくと、特定のところで波が重なり合い、まるでその場に止まっているかのような大きな波が生まれます。これを理科の言葉で「定在波」または「定常波」と呼びます。
この写真のように、発泡スチロールが激しく振動して盛り上がっている場所があります。近づいて見てみると、その迫力に驚かされます。
さて、ここでクイズです。この激しく盛り上がっている場所は、波の用語でいうと何と呼ぶでしょうか？「腹（はら）」でしょうか、それとも「節（ふし）」でしょうか。
正解は「腹」！科学が生み出す造形美
答えは、もちろん「腹」です！
空気が最も激しく振動している場所が「腹」であり、逆に全く振動していない場所が「節」となります。このクント管では、自分で振動数を自由に変えられるため、定常波が生まれる瞬間を自分の手で作り出すことができるのです。これほど鮮やかに波の形が見えるなんて、感動の一言に尽きます。
実は私、以前この装置を自作しようと挑戦したことがあるのですが、静電気の影響などで粒がくっついてしまい、なかなかここまできれいに再現できませんでした。しかし、この素晴らしい展示を目の当たりにして、「もう一度チャレンジしてみたい！」という情熱がムクムクと湧いてきました。
目に見えないはずの音が、目の前でダンスを踊る。そんな科学のロマンを、ぜひみなさんも「つくばエキスポセンター」で体感してみてください！
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