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公園の超音波ブランコ

必要があって改めて「超音波とは何か」を調べています。なにをいまさら、という感じですが、調べてみると結構驚きます。

こういうものはまずJIS(日本工業規格)での定義から・・・。

「超音波 周波数が20kHz以上の音波」(JIS Z 2300)

あっさりとしたものです。私もこの理解でした。20kHz程度が人間の耳で聞くことのできる限界。音波という物質中を伝搬する振動を、周波数で区別して「超音波」「可聴音」「低周波音」と呼ぶ、と理解していました。

Sig ところがこの定義は狭義であって、広義の定義では『超音波とは聞くことを目的としない音』というのがあちらこちらのあることに気づきました。たとえばこちらこちら。WEB上にあるだけではなく、技術を解説した文献にも同様な記述がありました。

えっ!「聞くことを目的としない音」ならば可聴音領域の周波数でも「超音波」??それはないだろうと思うのです。

窓から2m先に首都高速がある東京の某ホテルの4階の部屋、あそこで夜通し聞かされた騒音、あれは超音波ですか?トラックの運転手も道路公団のお役人もホテル側も、もちろん宿泊客である私も「聞くことを目的とした音」では絶対にありませんでした。

で、もう少し突っ込み。超音波の利用技術は広範に進んでいるといわれています。その中の「超音波カッター」や「超音波歯ブラシ」、これらはどう見ても波として伝搬しているわけではなく、20kHZ以上の振動を与えているだけです。それらの製品の効果を云々するものではありません。でもこれも「超音波」でしょうか。

Koen 周波数が低くても「聞くことが目的でなければ」超音波、振動だけでも超音波、とすれば公園のブランコも立派な「超音波ブランコ」になりませんか?

明らかに「ウルトラ」のインフレーションが起きています。「超」は語感が良いですから、商売上ネーミングに使いたくなるのはわかリます。でも技術や科学に携わる者は、それに追随してはいけないと思うのです。

私はウルトラマンの世代ではなく、幻探偵・鉄人28号・鉄腕アトムの世代です。

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コメント

超音波に関するオーディオな話を少し。
オーディオ製品には20kHzをはるかに超える周波数帯域を再生できるものが結構ありまして,これは主にスピーカーの特性に起因しているのですが,そんな性能が必要かどうかという議論が頻繁にされています。なぜならデジタル録音ではマイクも高帯域はカットしていてCDだって可聴音域収録版がほとんどですから。一般の人の可聴範囲はもっと狭いし。
その一方で,超音波を多く含んだ音楽(原音)を聴くと脳内でアルファ波が発生するハイパーソニック効果なる現象があります。これは可聴音域の音楽を聴くのと同時に高周波数振動を受けることによって脳が揺さぶられるのだろうと僕は想像しています。こうした音源をそのまま収録したソースもないわけではありませんが,そのソースがデジタルかアナログかで,ハイパーソニック効果も違ってくるように思います。
いずれにしても,これを体験すべくオーディオで高域入り音楽を聴こうとしたら,超音波を聴くことが目的になり,超音波は超音波でなくなる?超音波,高周波数,高帯域。音波の二面性が混乱の原因でしょうか。
まとまりのない長文で失礼しました。

投稿: niwatadumi | 2006年12月23日 (土) 21時25分

私は14KHz以上は聞けませんし、欧州では可聴音の上限を16KHzにしているところもあるようです。イルカさんは140KHzのようです。
可聴音の上限をめぐる議論なり混乱ならましなのです。
周波数という測定可能な物理現象で分けたものを、「聞く目的」という人間の行為を基準とする定義で可聴音をも「超音波」に含めてしまう、ここがおかしいと思うのです。多分その動機は、「超」がついたほうがなんとなくかっこいい、というあたり。変身合体のウルトラマンじゃない、といいたい。

投稿: SUBAL | 2006年12月23日 (土) 23時12分

>周波数という測定可能な物理現象で分けたものを、「聞く目的」という人間の行為を基準とする定義

それを議論していくと騒音のA特性の意味がなにかというところに行き着きますね。そもそもA特性は「アメリカ人」の標準聴音特性のデータに基づくフィルタ。日本人には合わない・・といってもいいんですね。本当なら。

もっと「超」以外の正確無比な定義を作るべきではないか。低音ならGフィルタというのが提唱されてますし、正確な標準値の定義が抜けてますね。

投稿: デハボ1000 | 2006年12月24日 (日) 02時02分

SUBALさん、おはよう。

公園のブランコならば、遊具屋の私がコメントしない訳にはいきませんね。ブランコの鎖の長さはおよそ2mなので周期は2.8秒、周波数は0.35Hzとなります。確かに「超音波ブランコ」ですね。

高校程度の物理の教科書では周期の計算をする時、sinθ≒θと近似して単振動の式を導きます。厳密には楕円関数のお世話になるのですが「物理のかぎしっぽ」に良い解説があります。
http://www12.plala.or.jp/ksp/mathInPhys/elliptical/
戸田盛和さんの『楕円関数入門』(日本評論社)には興味深い話題が沢山掲載されていて、中でも感動したのは、ブランコの計算と座屈(バックリング)が数学的には同等であることでした。

投稿: 271828 | 2006年12月24日 (日) 09時19分

みなさんおはようございます。

デハボ1000 さん
『超音波とは聞くことを目的としない音』なる「定義」が公に認められているのかを現在調査中です。定義ではなくそのような見解のルーツは見当がつきました。意外と身近で驚いています。
「聞く目的」を基準とすると、これは物理ではなく用途の領域になります。しかも「…しない」という規定の仕方は特定の集合を除いたすべて、ということになりますから、膨大な調査が必要なはずです。私は、「雑音」を超音波といえるか、などという検討はしていないと推測しています。雑音(聞くことを目的としない、聞きたくない音)になると、虫の声や川のせせらぎを心地よいと感じるか雑音と感じるか、個人差だけでなく民族間でも差があると聞いたことがあります。
デハボ1000さんが言われるように「超」ではなくて「高周波音」としておけばこんなインフレは起きないでしょう。そうすると超音波探傷ではなくて高周波音探傷・・・・う~ん、まどろっこしいかも。

271828さん
このタイトルにしたときからコメントを期待していました。
>周期は2.8秒、周波数は0.35Hz
オーッ!立派な「超音波ブランコ」。もっともらしい飾りでもつけてやってみます?笑われるだけでしょうね。

>ブランコの計算と座屈(バックリング)が数学的には同等であることでした。

そうなのですか、ちょっと見当もつきませんが・・・。鎖の長さが長くなると不安定になるということでしょうか。座屈と線形弾性破壊(き裂が急速に進展する破壊)とが関数として良く似ているという話は面白いので、いつかブログに書こうと思っていました。

投稿: SUBAL | 2006年12月24日 (日) 11時29分

SUBALさん、こんにちは。

私がYouTubeに上げた木馬の周期は約1.4秒です。
http://www.youtube.com/watch?v=bvOXj1JIBWI
これも「超音波木馬」ですね。
親+子、母親、お子様という3つのケースがありますが、周期は殆ど変わりません。これがスプリング遊具と異なる点です。振り子に換算すると560mm程度ですね。

細長い弾性体の大変形はエラスチカと呼ばれます。曲線に沿った長さsとある点での座標軸との角度θとの関係は
d^2θ/ds^2=-λ^2sinθ
と書けます。上の式では距離sの2階微分ですが、sを時間tで置き換えると単振り子の運動方程式そのものです。勿論λの意味は異なります。

投稿: 271828 | 2006年12月25日 (月) 14時01分

「超音波木馬」ですか、もう何でもありですね。「超音波貧乏揺すり」とか・・・(笑)。
エラスチカの式は難しいですね。私には読めません(汗)。曲げ変形の曲率の式(φ=d^2v/dx^2)に似ていますね。ま、いいか。

投稿: SUBAL | 2006年12月26日 (火) 01時35分

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