うなり棒のひみつ

－ジャバラのホースを回すとなぜ音がなるのでしょう－

執筆者：北海道南茅部高等学校（ＢＵＴＵＲＩサークルほっかいどう所属）　渡辺儀輝先生

協同実験者：北海道南茅部高等学校理科実験同好会（北海道高等学校文化連盟道南支部理科部会）
（左から帯川　豊、金沢昌洋、吉川大貴、小板正樹）

みんなからひとこと:
理科実験が三度のご飯より好きな先生と、それ以上に実験が好きな高校生です。今年で同好会員は卒業して、別々の進路へ進んでいくけれど、一生理科に関心を持って生活していくつもりです。うなり棒については、全国一詳しいぞ！！

なんの実験かな？
ジャバラ型をしたホースをうなり棒といいます。よくお祭りで売っていますね？見たことありますか？ちょっと回してみましょう。ホォーっと音がなります。不思議ですね？もっと速く回してみましょう？どんどん音程が高くなっていきます。階段を上がるように、突然音程が変わっていきます。
音が鳴るには、ふるえるものが必要です。このうなり棒は何がふるえているのでしょう。どうして回さなければならないのでしょう。この不思議なつつの中には、ひみつがいっぱいかくされています。

用意するもの

うなり棒・・・長さ７７ｃｍ
（ジャバラのついたホースです）

やり方

まわしてみましょう！！フォーっとなります。
どんどん速く回してみましょう。音程が上がっ
ていきます。

うなり棒をまわして、かいてんする半径をはか
っているところです。

考え方

回すと、うなり棒の先に風があたります。風が
あたると、先の部分の空気が流れて、空気がた
りなくなります。このことを「気圧が低くなっ
た＝低圧」といいます。その足りなくなった空
気の分を、手で持っている部分からほきゅうし
ます。それで、下から上へ空気の流れができて、
ジャバラのかべにあたっていきます。

かべにあたると、風はうずをまきはじめます。
とても不規則な（ランダムな）うずが、何個も
発生します。ゆっくりとしたうず、はやくまわ
るうず、うなり棒の中は、見えないけれど、た
くさんのうずだらけなのです。これが音が出る
もと（音源）になります。

実験のカンどころ

たくさんのうずがあるので、さまざまな音（高
い音や低い音）がなりそうな気がしますけど、
うなり棒からは１種類の音しかなりません。な
ぜでしょう？

それは、その棒の長さとぴったり相性（あいし
ょう）のいい、音の高さがあるのです。みなさ
んも「もっきん」や「てっきん」の下に、長い
「つつ」があるのを知っているでしょう？低い
音のところは長いつつ。高い音のところは短い
つつがありますよね。長いほど低い音と、短い
ほど高い音と相性がいいのです。

そして、完全にあったときは、つつが生きてい
るようにはげしくふるえだします。これが理科
の用語で「共振（きょうしん）」または「共鳴
（きょうめい）」というげんしょうです。

うなり棒は、たくさんの小さな音の中から、長
さにあった音だけを選んで、共鳴してなってい
るのです。

科学の祭典の会場では、つつの中でどのような
空気の動きが起きているのかを説明するのに、
とても大きなとうめいなパイプをおいています。
うなり棒の中では、実は空気は流れているだけ
でなく、往復運動をしているのです。このよう
な波を「定常波（ていじょうは）」といいます。
定常波については、高校生になって、物理という
勉強の中ででてきますよ。

もっと知りたい人へ

私たちは、このうなり棒のことについて３年間研
究してきました。うなり棒の音をパソコンによみ
こませて、音の形を研究しています。

これがうなり棒の音をパソコンでみた形です。

この研究から、うなり棒は一種類の音しかでて
いないと考えていましたが、下の図のような２
種類の音が同時にでていることがわかりました。

回転させたときの音程は下の図のようになりました

これからも、研究をつづけていくつもりです。
うなり棒については、私たちになんでも聞いて下さい。

研究の報告はインターネットでも公開しています。
http://www.infosnow.ne.jp/~w_teru/konbu/
（うなり棒に関する総合考察のページ）