理科ラボ

物理基礎｜波（3）音の性質

音の速さは空気で決まり、高さでは変わらない

音は空気の縦波です。高さは振動数、大きさは振幅で決まり、速さは気温で決まります。中学のふり返りから始めて、音速・波長・うなり・まちがえやすい点まで、予想してから5つのステップで確かめよう。

ことばの準備

さきに知っておくこと

    ステップ1

    高い音にするには？

    予想：スピーカーの音を、もっと高い音にしたい。何を変えればよい？

    青＝音の波形・密と疎、赤の点線＝うなりの大きさの変化。音速は 15 ℃ で約 340 m/s。

    予想を選ぶと、ここで条件を変えられるようになります。

    公式

    この単元の式

    名前式ことばで言うと・単位
    音速v = 331.5 + 0.6t音速 ＝ 331.5 ＋ 0.6 × 気温t：気温 [℃]。単位 m/s。0 ℃ で 331.5、15 ℃ で約 340
    波長λ = v / f波長 ＝ 音速 ÷ 振動数v ＝ fλ を変形したもの
    うなりfうなり = |f1 − f2|1 秒のうなりの回数 ＝ 振動数の差差が小さいほど、ゆっくりうなる

    音の問題は、まず音速 v を決め（問題文か 331.5 ＋ 0.6t）、v ＝ fλ で振動数と波長を結ぶ。

    重要語句

    この単元でおさえること

    確認問題へ問題ページへ →実験道具：モノコードで音の高さと大きさ弦の長さ・太さ・張り方を変えて、音の高さを調べよう →

    実験のあとに読む

    なぜ「かみなりは光ってから音がする」のか

    何を比べる？

    振動数を変えたときの波形、気温を変えたときの音速、振動数を変えたときの波長、2 つ目の音の振動数を変えたときのうなりの回数、高い音と低い音のかべに着く時刻を比べます。

    結果をどう考える？

    光は約 3×10⁸ m/s でほぼ一瞬で届きますが、音は約 340 m/s。1 km 先のかみなりの音は約 3 秒おくれて届きます。音速は空気の状態（気温）で決まるので、高い音も低い音も同じ速さで伝わります。もし高さで速さがちがったら、遠くで聞く音楽はばらばらに聞こえてしまいます。

    まちがえやすい点・モデルの条件

    「高い音は速い」「大きい音は速い」はどちらもまちがいです。速さは媒質で決まり、高さ（振動数）や大きさ（振幅）には関係ありません。

    制作：現役の理科教員 ／ 制作の考え方