1。閉じたチューブの共振周波数
閉じたチューブの基本的な共振周波数(共鳴する最低周波数)は、次のように与えられます。
* f =v /(4L)
どこ:
* f 共振周波数です
* v 空気中の音の速度(室温で約343 m/s)
* l チューブの長さです
2。空のボトルの計算
* l =18 cm =0.18 m
* f =343 m/s/(4 * 0.18 m)≈476Hz
したがって、空のソーダボトルの基本的な共振周波数は約476 Hzです。
3。ボトルを埋める効果
ボトルを液体で満たすと、変化する空気柱の有効長さが変化します。空気柱は、液体の上部からボトルの上部までのみ伸びています。
* new L =(1/3) * 18 cm =6 cm =0.06 m (3分の1がいっぱいなので)
* 新しいf =343 m/s/(4 * 0.06 m)≈1429Hz
共振周波数は、ボトルが3分の1のいっぱいになると、約1429 Hzに増加します。
重要な注意:
*この計算では、空気中の音速が一定のままであることを前提としています。実際には、音の速度は温度と湿度の影響を受ける可能性があります。
*これは単純化されたモデルです。本物のソーダボトルの実際の共振周波数は、ボトルの形状や開口部の存在などの要因により、より複雑になります。
要約すると、ソーダボトルを液体で充填すると、有効な空気柱の長さが短くなり、共鳴周波数が高くなります。