理科室の最近の記事

理科実験


どっと飲むさん から 教えてもらった

YAMAHA社 の サイトに

「実験いろいろ♪」

 というページがありまして



この中の一つ

クラリネットに関する実験



少し疑問を感じ

https://www.yamaha.com/ja/musical_instrument_guide/feature/experiments/

https://www.yamaha.com/ja/musical_instrument_guide/clarinet/mechanism/mechanism007.html



リードの部分のみですが・・・購入してしまいました♪


DSC_8828qwer (1).JPG



マウスピース に クランプ で 竹べらを固定し

( 意外にも・・・アバウトな構造・・・でありました。)

ここに息を吹き込み

 「ぶ~ぶ~」 鳴らす訳ですけれど


DSC_8828qwert (4).JPG

簡単に・・・・鳴ってくれる訳じゃ・・・ありません。



DSC_8828qwert (3).JPG
何日かかけて

・・・

ようやく音を出すことが出来るようになりましたが







息の吹き方や・・・マウスピースの咥え方で・・・音色が異なるんですよ!


マウスピース部のみ A

マウスピースのみ C.png唇を挟んで振動版を抑える力や

唾で竹の振動板を濡らして・・・・振動部の質量を変えたり

はたまた舌先で振動部分先端を抑えてみたり



マウスピース部のみ B
マウスピースのみ B.png


さらには

振動板を・・・舌で減衰させながら・・・あれや・これやと・・・自己学習。


ようやく少しは・・・音が出せるようになりました♪



マウスピース部のみ C
マウスピースのみ A.png







と言う訳で・・・実験開始!



テーマは



リード(振動板)の振動数 と パイプ内定在波・周波数 との

関係。





一致しているのか・・・それとも一致していないのか?


という疑問に対する・・・答探しです。






振動版を持たない リコーダーについては 過去に以下のような実験を

行ってます。

https://www.saclam.com/todays/todays_saclam/2019/12/post-2388.html

https://www.saclam.com/todays/todays_saclam/2019/12/-2-6.html

https://www.saclam.com/todays/todays_saclam/2020/01/-3-301.html



リコーダーのエアーリード部分で発生する

カルマン渦の周波数は

パイプ内部の期中振動数に支配されてしまうんじゃないかと

直観的に思いますが


・・・






はたして






パイプ内の気中振動が





板バネ状の・・・竹製リードの振動数に・・・影響するのか・・・しないのか?




即席で・・・こんな物を・・・作ってみました♪

DSC_9092asd (2).JPG

MOV_9090.mp4

DSC_9092asd (1).JPG







理科実験



こんな物を用意してみました。


DSC_8604tyui (12).JPG

PC用の小型スピーカーを

・・・・


DSC_8604tyui (5).JPG



ペットボトルの中に・・・・入れまして


DSC_8604tyui (6).JPG

PCにインストール済の信号発生ソフトで

このペットボトルに共鳴する周波数を入力いたします。


DSC_8962asdfj (2).JPG




何がしたいのか?・・・・と・・・言いますと・・・、



下記のような・・・動作確認です。

MOV_8937.mp4
MOV_8907.mp4

DSC_8915.JPG

つづく・・・・。






理科実験


昔の同級生だった どっと飲む氏と 彼のオンボロになってしまったNC号の幌について

電話で相談していたとき

何故だか楽器の話になってしまった。







チューニング雑誌のアルバイト記者などしていた彼だが

意外にも・・・楽器の事も・・・判るらしい。






チューニング・マニアの側面しか知らず

不思議に思っていたら

なんと

高校のブラスバンド部で・・・・リーダーだったんだそうだ!






知らなかった!!






その後・・・彼からE-MAILで・・・こんな写真が送られてきた・・・。

一瞬・・・7気筒・試作レーサーの・・・排気管・・・か・・?


と思ったが






昔のトランペットの・・・らしい・・。

( 昔のGPバイク用排気管みたいで・・・きれいだ♪)

asdewww.jpg



彼のE-MAILに


YAMAHAのサイトアドレスが貼ってあったのでの

覗いてみたところ

楽器解体新書というページに・・・・トランペットの解説が有った。

https://www.yamaha.com/ja/musical_instrument_guide/trumpet/structure/structure003.html


トランペットにもいろんな種類が有るようで

それぞれの音色を比較できるよう・・・収録されていた。

(試聴したい人は・・・上記のアドレスをクリックしてください。)


これが普通のトランペット

トランペット.jpg


こちらが太めの フリューゲル・ホーン
フリューゲルホーン.jpg





耳で聴いても・・・私のような音痴で鈍感な人間には・・・あまり良く判らない。





そこで・・・音響解析ソフトを使い・・・声紋分析してみた。


トランペット

トランペット.png

フリューゲル・ホーン

フリューゲルホルン.png
高次の倍音が 5K hz 以上まで続く トランペットに対し

胴体太めのフリューゲル・ホーンは

5K hz 位までしか続かない。






DSC_8403dfghjuytr (7).JPG



さて・・・これは・・・・如何いう事・・・・なんだ???









ヒント
https://www.saclam.com/todays/todays_saclam/2016/12/post-1938.html















鳴き音


OSSAN君が・・・・私に

「 しゃっちょ~・・・この排気音・・・計算で作るんですか・・? 」

等と質問するもんで




「 何言ってんだよ~。 この前・・実際の音聞聴かせながら・・説明しただろ~!」

等とお返しといたのですが






解らないのなら仕方ない・・・・もう一度・・・基礎の基礎部分を

説明してみましょう。





排気バルブが開く瞬間・・・シリンダー内にある高温高圧の排気ガスが

排気管内に排出されます。




その時・・・下図のような・・・音波が生じます。




ギターの弦を・・・一回はじいた時の様に・・・残響が続くのです。

(べ~~ん・・・・・・とね・・。)
https://www.saclam.com/todays/todays_saclam/2018/09/ossan2.html

DSC_7081aaa.JPG






そして



次の排気バルブが開く度に




べ~~~ん・・・・べ~~~ん・・・・べ~~~ん・・と続きます。

( ギターと一緒だね )





DSC_7083yyyww (1).JPG





エンジンの回転速度が上がって



その・・・べ~~~ん・・・べ~~~ん・・近づい来ますと・・・ですね



以下の様に波が重なることが有るのです♪


( これは・・・一倍音に対し・・・3倍音が重なって聞こえるときですね。)

(( NCロードスターで3500~4000rpm近辺で時々聴こえる冷たい音が・・これ。))

DSC_7083yyyww (2).JPG






さらに回転速度が上がり・・・以下の様に重なりますと


排気バルブの開く周波数(一倍音)に合わせて・・・・2倍音が聞こえてきます。


(連続音になりますので・・・楽器の音にも似た・・・心地よい音です。)

(( と言っても・・・豆腐屋さんのラッパぐらいですけれど・・・。))

DSC_7083yyyww (3).JPG









さらに・・・回転速度を上げますと・・・・以下の様な状況になってきます。




とはいっても・・・普通の4気筒では・・・無理でありまして

マルチシリンダーの超高速エンジン(かつてのF1のような)等が当てはまります。



DSC_7083yyyww (5).JPG





私のお仕事はと言いますと





エンジンの排気バルブの開くピッチに対して 2倍のピッチに排気管の反射周波数を

調整する事なんです。


たったそれだけ♪




簡単でしょ!








ご参考!
音源の発する周波数(振動数) と 排気系全体の 周波数の関係
https://www.saclam.com/todays/todays_saclam/2016/12/post-1938.html





もう少しヒントを上げましょう。


排気管の周波数が低い時が・・・・上側。

排気管の周波数の高い時が・・・・下側です。


どの様に調整するのかは・・・・自分で考えてください。

( ギターの時と・・・一緒だよ♪ )


DSC_7136kjuytr (2).JPG

それからね




上が残響の少ない排気管系 で 下が残響の多い排気管系


この部分の調整は・・・・サイレンサー等で・・・行うんですね♪



DSC_7136kjuytr (1).JPG

この辺りもクリックすべし!
https://www.saclam.com/todays/todays_saclam/2018/09/post-2203.html


おまけです。



排気バルブの開く周波数は・・・以下の通りです。



4サイクル4気筒エンジンの場合

3000rpmの時  100hz
(1秒間に100回排気バルブが開きます。)

6000rpmの時  200hz

9000rpmの時  300hz

です。

8気筒の場合

3000rpmの時  200hz

6000rpmの時  400hz

9000rpmの時  600hz

となります。


じゃあ・・・よ~~~く考えてみて・・・・くださいね・・・♪







リコーダー #2

 

リコーダーの吹管部分を・・・鋸で分割いたしました。

 

(( あ~~あ・・・やっちゃった・・・・。))

 

DSC_2809qwertyujhgfdsa (6).JPG

 

 

 続きはこちら

リコーダー #1

 

知りたいことがありまして

・・・・

何年か前に購入しておいた・・・・・・・リコーダーを引っ張り出してきました

 

DSC_2809qwertyujhgfdsa (2).JPG

 

 

リコーダーの発音原理を調べたかったのです

 

これがその・・・・吹管部分でありまして・・・・音を生み出す部分です

 

DSC_2809qwertyujhgfdsa (3).JPG  続きはこちら

 

一年前

SACLAM社を修行の場に選んだ

インターン君から

 

「しゃっちょ~さ~~ん・・・・排気管の計算式が・・・・変なんですけど~~~~??」

っと・・・問われ

・・・

確かに・・・自分で納得していた筈の

「ロジックが・・・おかしいぞ!」

・・・

・・

っと

・・

・・・

気が付き!

 

https://www.saclam.com/todays/todays_saclam/2012/07/a-a-2.html

 

IMG_1296.JPG

 

 

その後

ず~~~っと頭から・・・・離れず

https://www.saclam.com/todays/todays_saclam/2012/08/post-1401.html 

 

 

 

 ・・・・

「単気筒エンジンの簡単な解析でもしてみっか♪」

 

思い立ち

 

 

どっと飲むさん(のご子息)からゴリラを強制的に借用し

 

(その後何もせず)

 

 

 

 

「はよ・・かえせよ!」

と言われ

・・・

・・

慌てて実験再開した・・・しゃっちょ~であります。

 

 

 長期間借用させていただきまして

ありがとうございました♪

 

 

 

そのごりちゃんの返却日に

・・

慌てて

実験開始!

 

 

 

IMG_6436.JPG

 

 先ずは・・・・エキゾーストパイプを・・・・・撤去!

 

こちらが・・・・排気ポートから大気解放した時の排気音です♪

(20秒後あたりからエンジンの生音が聴けます。)

ゴリラ エキパイ撤去.wav

 

パイプ無しなのに

1.3ms周期の共鳴波!

 

IMG_6438.JPGエキパイ無し#1.png 

 

 次に

内径20mm長さ380mmのエキゾーストパイプを組込みエンジンを始動

時々

1050mmのパイプを付けたしたり・・・・外したりした時の

排気音がこちら!

 

ゴリラ エキパイ 380mm & 1050mm.wav 

 

 

IMG_6440.JPG380mmの時 

エキパイSHORT #2.png 

 

 

 

IMG_6441.JPG

 380mm+1050mm

エキパイLONG #3.png

 

ラフな測定でありましたが

・・・・

特徴的な波形が記録されました。

 

本日・・・・・事務所で・・・・2時間ほど

あ~~でもない・・・・こ~~でもない・・・と

少ない脳味噌に負荷をかけ

・・・・・

考えてみました所

・・・・

 

この方程式に当てはまる事を

発見してしまいました♪

 

じゃ私は・・・・一体今まで・・・何をしてたんだ・・・・・よ!

という

ある意味お恥ずかしい発見でありまが

 

10歩位は・・・・・・前進できたので・・・・・あります♪

 

 

IMG_6481.JPG

共鳴波に限らず

パワー追求にも・・・このロジック使ってみますね!

 

 

 

 

 

 

 

2022年7月

          1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31            

アーカイブ