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共鳴管のお勉強 その2

共鳴管のお勉強その2です。長岡鉄男氏はじめ、ほとんどのスピーカービルダーが何故か作らなかった、高校物理で学習する共鳴管に開管というのがあります。両方が開いている共鳴管です。

開管の気柱共鳴はこうなるそうです。

共鳴管のお勉強 その2
画層は気柱の振動から。

管共鳴では開口部分は必ず腹となります。そして、音は波なので、腹と腹の間には必ず節ができるはずです。ですから、開管の気柱共鳴の形は、閉管の気柱共鳴の形が2つ分となるのです。

開管の基本振動は、閉管の基本振動の形が2つ分入っています。ですから、基本振動の波長は共鳴管の長さの2倍となります。閉管の基本振動と同じ周波数を出すためには、閉管の長さの2倍が必要です。このことがスピーカーに利用されない一番の理由でしょう。
※共鳴管の開口補正は無視してます。

ただし、開管の気柱共鳴では、基本振動の次は2倍振動となります。その次は3倍振動となります。

ということは、・・・・・

閉管で3倍振動音が出る前に2倍振動音が出るということです。ちょうど1オクターブ上の音になります。これは、スピーカーの付帯音としては、ありがたい音だと思います。和音の構成音に、それぞれの2倍振動音が加わっても、オクターブ上の同じ和音が響くわけです。嫌な響きになるはずがありません。

開管でも3倍音は出ますが、3つ目ですから、閉管の共鳴管では5倍音に当たります。レベルが下がっている可能性があります。可能性ということは違っている場合も有り得ますが、可能性どおりだとしたらこの点もありがたいことです。

ただ、・・・・

開管の片方から気柱共鳴がおこる音を入れた場合、反対側に壁がありませんから、反射波は起こらないようにも思えます。反射波が来なかったら、重ね合わせも起こらず、気柱共鳴自体が起こらないような気もします。

でも、・・・・
長岡鉄男氏はこんなことも書いています。
『定在波は往復反射によって発生するもので、反射波空間の条件が極端に変化する境界面で起きる。壁もそうだが、パイプの切り口もそうなのである。』
※長岡鉄男のオリジナルスピーカー設計術 Special Edition [基礎知識編]24ページ4段目より。ちなみに25ページ図66に書かれている管共鳴の形は振幅ではありません。圧力で書かれているみたいです。振幅で書くと腹と節が逆になります。よくわかりませんがそうらしいです。

何もない開口部分で反射するのがイメージできなかったのですが、ネットで検索してみたところ、わかりやすくモデル化した説明を見つけました。

共鳴管のお勉強 その2

共鳴管のお勉強 その2
画像は● 音の話(その2)●より

(a)は閉管、(b)は開管に、1回だけ振動を与えたときの変化をモデル化したものです。注目は開管の場合です。空気が飛び出ると管内の圧力が下がります。そのため今度はそこで吸引力が働くのです。そのため飛び出た空気は引っ張り戻されます。多分このモデルはわかりやすくするために現実とは異なる点もあると思います。まあ、仏教でいうところの方便というところでしょう。でも私はこの図で、開管部分で反射するというのが理解できました。

ちなみに、・・・・

楽器で開管の気柱共鳴を利用している楽器は、クラシックではフルートとピッコロ、和楽器では横笛となります。
いずれも吹き口は塞がれてませんから、吹き口とそれに一番近い開口との長さで開管共鳴が起こっているようです。



おまけの動画。

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