棒の縦波と曲げ波

質問

長さ1m、直径20mm、両端自由（釣り下がってる状態）の棒にひずみゲージ（軸方向のひずみ測定）4個を四箇所に貼り付けて、応力波の伝播する様子を測ります（サンプリング周波数50000000hz）。

棒に縦衝撃（軸方向）を与えると、4個ひずみゲージの出力は、貼り付け順番に従って、きれいに山が出てきて、反射波も逆の順番に、逆方向に山が出てきて、入射波（圧縮）と反射波（引張）が棒に沿って伝播する姿が見られます。

ところが、棒に横衝撃（軸に垂直方向）を与えると、4個ひずみゲージの出力はめしゃくしゃな様子になり、何の特徴も読めませんが、FFTで、固有振動数が求められます。

棒に横衝撃を与える場合、ひずみゲージの出力は何を意味していますか？
（ひずみゲージは軸方向ひずみの測定用なので、ここで曲げ波の伝播に適切かどうかもわかりませんが）

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回答No.1

Willyt · ベストアンサー

棒に縦方向衝撃を与えると、これは粗密波（縦波）が卓越しますから、棒断面の変位はほぼ一様になり、その反射波も同じ様相になりますから綺麗に結果が出て来ます。
ところが横方向に叩くと、これは横波と縦波が同時に起き、この合成変位は断面で一定にならず、また縦波と横波の伝播速度が異なるので反射波が複雑に往復するためデータが乱れたものになると考えられます。

補足

ご回答ありがとうございます。
曲げ波は波長によって位相速度が異なりますが、そこに関係ありませんか？

回答No.2

Willyt

横波については反射波が往復するというより定常曲げ振動が起きますから伝播速度は関係ないでしょう。また縦波で反射波が引張りというのはちょっと変ですよ。振動ですから引張になったり圧縮になったりします。