気柱の振動

きちゅうのしんどう

管の中にある空気（気柱）が振動して、音波（縦波）として伝わる現象。

このとき、気柱の長さや端の条件によって、特定の振動のしかた（共鳴）が起こる。

管の中の空気は、前後に押し引きされるように動く。
これは縦波なので、空気は進行方向と同じ向きに振動する。

開いた端では空気が自由に動けるため、振動が大きくなる（腹になる）。
閉じた端では空気が動けないため、振動が小さくなる（節になる）。

たとえば、笛やオルガンのパイプでは、この気柱の振動によって音の高さが決まる。

気柱の長さを \(L\)（m）、波長を \(λ\)（m）とすると、基本振動は次のようになる。

両端が開いている場合（開管）
\[L = \frac{λ}{2}\]

一端が閉じている場合（閉管）
\[L = \frac{λ}{4}\]

また、波の速さ \(v\)（m/s）と振動数 \(f\)（Hz）の関係は
\[v = fλ\]

である。

分野：波