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はじめに

　フライパンの柄を持ってたたくとよい音がします。たたくことによってフライパンが振動し、その音を我々は聞くことができます。フライパンでなくても金属の板であれば同じように振動し、音を発します。今回の実験では、金属板の振動をお見せしましょう。

クラドニ図形とは？

準備

ここでは研究向けの装置を使いますが、最後のほうでは家庭でも実験できる方法を説明します。

手順

1. 砂をうすく、まく

   板全体に、砂を薄くまく。

2. 振動の大きさと周波数を変える

   鉄板に加える振動の大きさは一定のまま、振動数を少しずつ変えて、砂の動きを見る（このとき、砂が全体的に飛びはねているならば振動が大きすぎます）

3. 砂が集まってできたパターンの例

   砂が板の振動しない部分に集まろうとする動きを見つけたら、砂がよりハッキリとした模様を描くような振動数を、いまの振動数近くで探します。模様がわかりにくければ、砂をまき直します。

4. 次の模様を探すために、周波数を大きく変えて①～③の作業を繰り返します。

正方形板のクラドニ図形

円板のクラドニ図形

　円板でも、ちがった振動数でいろいろなクラドニ図形を観察することができます。

三角形板のクラドニ図形

　三角形の板で観察できた模様です。頂点と底辺の中点とを結ぶ線について、左右対称なパターンが多くみられます。三角形のクラドニ図形がこのようになることを想像できたでしょうか？

家庭でも観察できるクラドニ図形

　振動する板にきれいな模様を描かせるにはコツが必要なのですが、どなたでも手に入る道具でクラドニ図形を観察する方法を紹介しましょう。

用意するもの

• パソコン
• パソコン用の外付けスピーカー
• 柔らかい布
• 塩ビ管（板をのせ、スピーカーとの間にすきまを作るために使う。塩ビ管でなくてもよい。）
• 金属板（一辺の長さ200mm前後、板厚は0。3mmほど。今回はリン青銅板を使用
• 音源ソフト（パソコンを使って純音信号を出力するために必要）。efuさんがWaveGeneというフリーソフトを公開しています。http://efu.jp.net/soft/wg/wg.html

装置の組み方と実験手順

1. 

   スピーカーをパソコンにつなぐ。

2. スピーカーを台の上に置き、塩ビ管をかぶせる。
3. 

   塩ビ管の上側を柔らかい布でおおい、その上に金属板をそっとのせる。

4. 砂を薄くまく。
5. スピーカーから出力する純音の周波数を変え、砂の動きが活発な周波数を探す。

簡単な装置で得たクラドニ図形

　スピーカーからの音波の当て方、板のおき方など、工夫すれば、もっときれいなクラドニ図形を描くことができると思います。チャレンジしてみてください。

金沢大学
理工学域

• 数物科学類
• 物質化学類
• 機械工学類
• フロンティア工学類
• 電子情報通信学類
• 地球社会基盤学類
• 生命理工学類

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