雷が窓や家を振動させるのはなぜだろうと思ったことはありませんか？雨季には、雷が落ちるとたいてい雷鳴が聞こえます。雷鳴は窓や家、その他の物を振動させることがあります。あなたはこれを経験したことがありますか？実は、窓を振動させるのは雷だけではありません。重低音スピーカーから出る音楽も窓や家を振動させることがあります！なぜ音は窓や家、その他の物を振動させるのでしょうか？
皆さんは、あらゆる物体は原子または分子で構成されていることを学んだかもしれません。固体を構成する原子または分子は常に振動しています。固体を構成する原子が常に振動しているのに、岩、ガラス、鉄などの身の回りの固体はなぜ振動しているように見えないのでしょうか？それは、振動の振幅が非常に小さいため、肉眼では見えないからです。壁やその他の物体についても同様です。
ブランコに乗ったことはありますか？ブランコに座ると、前に押されてブランコが前後に揺れます。動き続けるためには、あなたとブランコを常に押し続けなければなりません。ブランコが後ろに動いているのに、押す力が前にばかりだと、ブランコの動きは不規則になります。ブランコを規則正しく動かすには、押す力とブランコの動きを同期させる必要があります。
窓ガラスを構成する原子や分子を、ブランコのように前後に揺れている様子を想像してみてください。原子や分子の振動の振幅を増大させ、規則的なパターンを維持するためには、振動と調和する駆動力が必要となります。
音は媒体を伝わる波です。雷が落ちると、雷波が落雷地点から空気中をあらゆる方向に伝わり始めます。雷波が伝わるにつれて、空気中の原子や分子は前後に振動します。雷波が窓や家に当たると、空気中の原子や分子の前後運動がガラスに押し付けられ、ガラスも振動します。ブランコのように、空気中の原子や分子の動きがガラス中の原子や分子の振動と同期することで、振動の振幅が大きくなり、観測可能になります。つまり、雷波の周波数は、ガラス中の原子や分子、あるいは振動している物体の固有振動数と同じなのです。
雷が鳴った時に窓や家のガラスが振動するのは、私たちの日常生活で起こる共鳴の一例です。共鳴は音叉でも起こります。2つの音叉が同じ周波数であれば、片方が振動すると、静止していたもう片方も振動します。静止していた音叉は、最初に振動した音叉から発せられた音波が通過する空気中の原子や分子によって振動するのです。🙂
