弦の振動
げんのしんどう
【弦の振動(げんのしんどう)】
定義
弦(ひも)が張られた状態で振動し、その振動が波として伝わる現象。
弦の各点は上下に振動しながら、振動の形(波)が弦に沿って伝わる。
イメージ
弦をピンと張ってはじくと、弦は上下に振動する。
このとき、弦の各部分はその場で上下に動くだけで、弦全体が横に移動するわけではない。
つまり、弦の振動は「その場で上下に動く」と同時に、「その形が横に伝わる」横波である。
ギターの弦や三味線の弦の音は、この振動によって生まれる。
また、両端が固定された弦では、特定の振動の形(定常波)ができ、振動しない点(節)と大きく振動する点(腹)が現れる。
数式
弦を伝わる波の速さは、張力と線密度によって決まる。
\[v = \sqrt{\frac{T}{μ}}\]
\(v\):波の速さ(m/s)
\(T\):弦の張力(N)
\(μ\):線密度(kg/m)
また、長さLの弦の基本振動(両端固定)の振動数は
\[f = \frac{v}{2L}\]
\(f\):振動数(Hz)
\(L\):弦の長さ(m)
ポイント
- 弦の振動は横波であり、振動方向は弦に対して垂直になる
- 波の速さは張力が大きいほど速く、弦が重いほど遅くなる
- 両端固定では定常波ができ、節と腹の位置が重要になる