弦の定常波・共鳴 戻る
Physics Simulator

弦の定常波・共鳴シミュレーター

弦長・線密度・張力・倍音次数を設定して定常波アニメーションをリアルタイム描画。節と腹を可視化し周波数スペクトルも表示。

パラメータ設定
境界条件
弦長 L 1.0 m
線密度 μ 0.010 kg/m
張力 T 100 N
倍音次数 n 1
再生コントロール
t = 0.000 s
モード保存 (最大5件)
波速 v [m/s]
基本振動数 f₁ [Hz]
fₙ [Hz]
波長 λₙ [m]
節の数

理論式

弦の波速:$v = \sqrt{T/\mu}$

固定端-固定端:

$$f_n = \frac{n}{2L}\sqrt{\frac{T}{\mu}}, \quad n = 1,2,3,\ldots$$

固定端-自由端:

$$f_n = \frac{2n-1}{4L}\sqrt{\frac{T}{\mu}}, \quad n = 1,2,3,\ldots$$

定常波:$y(x,t) = 2A\sin(k_n x)\cos(\omega_n t)$ (固定端-固定端の場合)

CAE連携: 有限要素法の固有値解析ではこの解析解が収束性の検証に使われます。弦楽器の設計,ブリッジのエオルス振動,音響キャビティの共鳴モード設計に応用。

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