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粒子速度図の縦軸の意味は？
粒子速度図では音圧とは逆になると言う記事が殆どで、 縦軸が何かが明確に表示されていません。 基準横軸方向が粒子速度の大きさで、縦軸の上腹と下腹が速度ゼロで、中間部が横軸方向の速度の大きさであると思って図のように考えたのですが間違いでしょうか？ https://www.youtube.com/watch?v=nSLsCst0qiQ ここに素晴らしい記事があって、
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- veryyoung
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No.8 にいただいたコメントに関してです。 ＞ https://www.youtube.com/watch?v=fKgB4GRJe4c の赤線が変位の腹で山谷になるはずですが、節がゼロなら・・・・ ・・節から節に向かう腹の中央部の変位が1番大きくて節に近づくほど小さくなるようにしか理解できません。 それで良いでしょう。節は変位不動点ですから。また最も自由な中央が大きく変位するのは当然です。腹が最大点、節とは零点、定義そのものではありませんか。なお変位の腹は変位速度の腹でもあります（時刻は90度ずれますが）。そして変位の節の位置に圧力の腹が存在します。変位の波形が小さくなる時、圧力の波形は大きくなり、シーソー的にエネルギをやり取りします。 ＞ なぜ上下の単位を表示しないのですか？ 音圧との関係説明が一切ないのはなぜですか？ 変位であっても変位速度であっても圧力であっても良いのです。定在波とは、機械振動、光学、電気分野の電磁界、量子力学の波動関数などにも出現する共通概念であり、その理解に縦軸の単位は邪魔なのです。 音波の閉端、開端による全反射に特化し、圧力、変位速度、変位の別に「位置関係に留意」して整理したのが No.7 の添付図です。あなたの定在波のマイク実測図（添付図）と比較しましょう。 No.7で描いた波形は実測図の上縁下縁に相当するものです。圧力はマイク振動板によって極性をもつ振動電圧として出力されます。変位に追従する振動板なら、それも同様に極性を持つ振動電圧です。
- veryyoung
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No.7 にいただいたコメントに関してです。 定在波に関して誤解があるようです。図中の２つの波の重ね書きは入射波と反射波を示すものでは「無い」ですよ。それらを加えてはいけません。すでに加えた結果の「定在波」、進行しないで振幅を変える波、その正負振幅最大時刻の形を示しているのです。 次の動画を良くご覧ください。 https://www.youtube.com/watch?v=fKgB4GRJe4c さらに、次のサイトで入射波と反射波の重ね合わせ比率をいじれば、全反射でない定在波の具合等も見られます。 http://techi-education.tonkotsu.jp/animesiontop/wave/wave_animesion/stationary_wave/stationary%20wave.html 「伝播しないで振幅を変える波」を正確に把握してください。
お礼
https://www.youtube.com/watch?v=fKgB4GRJe4c の赤線が変位の腹で山谷になるはずですが、 節がゼロなら、上の単位は正方向の値で下の単位は逆方向の値とすると、節から節に向かう腹の中央部の変位が1番大きくて節に近づくほど小さくなるようにしか理解できません。 図が不適切です。 なぜ上下の単位を表示しないのですか？ 音圧との関係説明が一切ないのはなぜですか？ 音響波形では1：12赤線山谷2重線のような音波波形は存在しないので誤解します。 http://techi-education.tonkotsu.jp/animesiontop/wave/wave_animesion/stationary_wave/stationary%20wave.html 動作は良く分かりますが、音声説明が無いし、音圧ですか？変位ですか？ 基準から上下の単位は何ですか？ 腹、節の表示が無いけどなぜですか？ それらの説明が不正確で殆どの人が理解できないので混乱しています。 自分で実験したりすればよく分かります。 論より証拠が大事です。 管共鳴動作の音圧と変位関係を正確に誰でも分かる説明図を作成掲載してOKWAVEなどで質問してもらえると物理業界に寄与出来るはずですので是非お願いします。
- veryyoung
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No.5 で紹介の動画にいただいたコメントに関してです。 タイトルに縦波の横波表記とあり、音声解説もそうなっています。ぐにゃぐな線がバネである旨の説明もあります。コイルバネを伝わる粗密波、縦波伝播の説明に間違いありません。ぐにゃぐにゃのピッチを空気粒子に見立てれま良いのです。なお、この説明は変位です。変位速度はその１階時間微分です。また、伝播の説明であって定在波は生じていません。左右から波が伝播すれば定在波を形成します。
- veryyoung
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ご参考： 縦波の横波表記 https://www.youtube.com/watch?v=byKdJudjAAI
お礼
URL記事もおかしい説明がされています。 横波であればわざわざ縦波にして上側が右方向の変位で、 下側が左方向の変位で腹の最大値が変位ゼロで節部が最大と表示すべきであるし、 それぞれの長さを私案図のように数本の横線で書かないと表示できないです。 節部にビーズが集まる様子を表示するだけなら間違っている図と思いますが私案図の方が分かりやすいのでは？ 図を直そうとしましたが、どのように直したら良いのでしょうか？正しい図をどこかに投稿して頂けると助かります。
- veryyoung
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右上図に関しまして、 緑領域の水平矢印に意味を持たせ、それを変位速度とした表記が見られますが、誤りです。そのようなグラフの使用法はありません。縦軸速度の値は、上から速度プラス最大、速度零、速度マイナス最大となるべきで、横軸方向各座標点における変位速度は、そこでの波形高さ、つまり縦軸値で読み取ります。定在波表示とするなら右下図同様に反転図形も重ねるべきです。腹も節も無風 - という記載がありますが誤りで、節は常時無風でも腹では脈動しています。 右下図に関しまして、 固定端の圧力は腹にならなければなりません。図は節になっています。もしかすると、この「固定」は変位固定では無く、圧力固定端、すなわち開端だと主張されるかもしれません。それなら辻褄は合いますが、図はどう見ても閉端を連想させます。 なお、伝播方向を波形曲線に沿わせて矢印で示す事なども、不適当かと思います。
- nananotanu
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あ、右ですね、ごめんなさい 上は速度、下は気圧と書かれています。
お礼
ありがとうございます。 上の速度は基準線部で速度が速くて、縦軸の上も下も速度がゼロになる所で考えると、 山谷の腹部中央がゼロになる理屈が合うのでどうでしょうか？と言う意味です。 下の図で音圧と書いたのは音圧を説明するには上下は音圧と表示しないと出来ないはずだと参考にしたものです。 速度図は空気粒子の動きだけを表した横図であって、音圧が始まる所が節であるのは正しいのですが、音圧を表すのには不適切です。 質問図のように考えて間違いでは無いと回答下さったものと解釈しましたが、間違いであれば再回答願います。
- nananotanu
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上は振幅変位、下は音圧、と書かれています
- nananotanu
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添付された４つのグラフとも、縦軸は明確に示されていると思いますが、何が疑問なのでしょうか。 質問の論点は？
お礼
右側の図2つは高校物理などで説明に使われる図ですが、 縦軸の値が表示されていないので音圧かな？と思うけど理論に合わないので速度がゼロとか早いと独自に考えたものですがこれで良いでしょうかと言う質問です。 これが大変分かりやすい良い記事ですが、縦軸がなにか表示されていないです。https://www.youtube.com/watch?v=nSLsCst0qiQでも
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補足
説明する時には何の図であるか単位は何かを表示しないと学生にも先生にも理解できません。 定在波は共通概念ですが、その理解に縦軸の単位は邪魔と言うのは専門分野の一部の専門家だけでしょう。 中学生でも理解できるように説明するのが専門家の役目のはずです。 No.7 の膨らんだ添付図は何の説明もないのでちんぷんかんぷんです。 マイク実測図は腹のように膨らんでいますが、交流にしか反応しないのでそのようになるけど、山や谷の部分の音圧値が大きいことをそのまま示す波形を表したものではないはずです。 いずれにしてもコピペでなくて誰でも容易に理解できる正確な共鳴図や動画を自分で作って頂いてWeb上で皆が分かりやすいかどうかを問いて欲しいです。