問1 上の文中の ア ウ にあてはまる語句の組合せとして正しいものはどれか。次 …
図1 は，気柱の共鳴実験の装置である。長いガラス管の左側の管口の近くに発振器をつないだ スピーカーを置き，ガラス管の右側からピストンを差し込む。ピストンの位置やスピーカーから 出る音の振動数を変えて，ガラス管内の空気を共鳴させる。下の文は，共鳴実験を行う生徒たち と先生の会話である。問1 ～問6 に答えよ。 ガラス管 ピストン 発振器 スピーカー 図1 生徒Ａ：先生，この装置で気柱の共鳴が起こる理由を説明していただけませんか。 先生 ：ピストン側では，空気の分子が自由に振動できず，音波は ア 端による反射になり ます。スピーカー側では，空気の分子が自由に振動でき，音波は イ 端による反射 になります。このため，気柱の長さを変えて管内に ウ が生じると，音が大きくな ります。この現象が共鳴です。管内に ウ が生じているとき，ピストン側には節が， スピーカー側には腹が生じています。
問1 上の文中の ア ウ にあてはまる語句の組合せとして正しいものはどれか。次 の1 ～4 のうちから一つ選べ。
- 1 ア：固定 イ：自由 ウ：定在波（定常波）分子が動けないピストン側が固定端、動ける管口側が自由端で、重なってできるのが定在波です。
- 2 ア：固定 イ：自由 ウ：パルス波アとイは正しいのですが、共鳴で生じるのは節と腹の位置が動かない定在波です。
- 3 ア：自由 イ：固定 ウ：定在波（定常波）ウは正しいのですが、アとイが入れ替わっています。ふさがれた側が固定端です。
- 4 ア：自由 イ：固定 ウ：パルス波三つとも誤りです。ピストン側が固定端、管口側が自由端で、生じるのは定在波です。
この問題は問題の図（写真・図・表など）を見て答えます。図はこちらに転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は1です。アには固定が入ります。ピストンでふさがれた側では空気の分子が動けないため、そこは変位の節になり、固定端での反射と同じ扱いになります。イには自由が入ります。開いている管口側では空気の分子が自由に動けるため、そこは腹になり、自由端での反射と同じ扱いになります。ウには定在波が入ります。左右へ進む波が重なり合って、節と腹の位置が動かない波ができ、気柱の長さがちょうど合ったときに大きな音が出ます。これが共鳴です。パルス波は一回だけの短い波で、共鳴の説明にはなりません。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00017.htm）を加工して作成