物質(化学)系
理学研究科
2025年度
20.液体表面の波紋の変化を可視化してみよう
受講場所
対面を主
担当研究科
理学研究科
担当者
塚原 聡
最大受講人数
１人
【概要】
コップに水を入れて，小さな水滴を落としたり，コップをわずかに左右に揺らしたりすると，水表面に規則的な波紋が生じます。またその波紋は時間とともに変化します。このように日常的に良く見るありふれた波紋ですが，実は，液体の物性（表面張力と密度）と深い関係があることが判ってきました。また，その波紋の形状は，液体の表面の振動のさせ方によっても変化します。そこで，本提案では，以下のことを目指します。
1. 液体表面に生じた波紋を特殊な撮影法（background-oriented schlieren法）によって撮影し，その形状を確認します。また，時間を変えて撮影して，その形状の変化に規則性を見い出します。
2. 振動の与え方を変えて，波紋の形状がどのように変化するかを知ります。
3. 様々な液体について，表面の波紋の形状を測定し，表面張力と密度の関係について検討します。
【備考】
円形の液体表面の波紋は，楽器の太鼓の振動に類似しています。その形状は，ベッセル（Bessel）関数という特殊で表すことができます。本提案に興味をもった生徒は，あらかじめ，background-oriented schlieren法，太鼓の振動，ベッセル関数について，それぞれの特徴を調べておいてください。