白熱教室海外版アンコール MIT白熱教室(6)「音に秘められた驚きのパワー」

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この番組のまとめ

物体を振ったり 揺すったりするとその物体が示す反応は「振動数」で表す事ができる。 ある物体にある特定の振動数を与えるととても強く反応する。 ひもが共振する 最小の振動数だ。 「振動数」と 「周波数」は どちらも1秒当たりに振動する回数の事だ。 そして 振動数は基本振動数 fの3倍だ。 これが ひもが共振する振動数のうち 一番 低いものだ。 どんな物体にも反応して 激しい揺れを起こす固有の振動数があります。 この振動数の求め方は 後ほどルーウィン教授が詳しく説明しますが物体は その倍数でも共振します。

張力を上げると固有振動数は高くなる。 質量を小さくしても固有振動数は上がる。 この ひもを はじくと ひもの固有振動数を音で聞く事ができる。 バイオリンの弓で 弦を打つと自然と 固有振動数で弦を振動させる事ができる。 だから最初の ひものように基本振動を求めて 試行錯誤する必要はない。 あるいは フルートのように短かければ固有振動数は 高くなる。 このように原理が分かれば固有振動数を求め共鳴させるための値が計算できる。 この長さの場合の基本振動で鳴る。 指を1本 離すと 長さは短くなり基本振動数は上がる。

この チューブを ゆっくり回すと2倍振動を得る事ができる。 実は 基本振動は なぜか これまで一度も成功した試しがないがそれは およそ 187Hzだ。 しかし いつも 373Hzの2倍振動から聞こえる。 もっと 速く回すと3倍振動で音が鳴る。 2倍振動だ。 これで 共鳴板が どれだけ重要か分かっただろうか?楽器は 同時に複数の固有振動数で共鳴する。 上のスクリーンにオシロスコープの波形を映し出す。 すると それぞれの楽器が440Hzと同時に倍音も出す事が分かるはずだ。

全てのものは 共振する特定の振動数を持っている。 ある時 エンジンの回転が共振を起こしてガタガタというのが聞こえるはずだ。 人間の体全体にも共振する振動数がある。 腕だって 固有の振動数を持つ。 病院にある MRI装置の「R」は「共振」という単語の頭文字だ。 これも いくつかの固有の振動数を持っている。 そして 基本振動数は 113Hzだ。 しかし この金属板を共振させるとそれから 金属板に振動を加える。 振動数を いろいろに変えながら共振する振動を探すんだ。