理科ラボ

実験道具 / 中学1年 物理

モノコードで音の高さと大きさ

弦の長さ・張り・太さ・弾く強さを変えて弦を弾き、振動のようすとオシロスコープの波形をくらべよう。音の高さと大きさが、波形のどこに表れるかが見えてきます。

使い方

3ステップ
  1. 弦の条件を決める弦の太さ・長さ・張り・弾く強さを決めます(つまみの右に値が出ます)。
  2. 弾く「弾く」で弦が振動し、右のオシロスコープに音の波形が出ます。「波を固定」で波形を止めてじっくり見られます。
  3. 波形をくらべる波の山の高さ(振幅)と、同じ幅に入る波の数(振動数)に注目しよう。

全4ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

設定

モノコード

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、弦の条件がそろいます。まず1回弾いて波形を覚えてから、条件を変えて弾こう。

ミッション 1

強く弾くと?

弾く強さを変えて、波形のちがいをくらべる。

  1. まず今の条件(弾く強さ10)で「弾く」を押し、波形を見よう。
  2. 弾く強さを40以上にして、もう一度弾こう。
  3. 波形のどこが変わった? 波の数は変わった?

見るところ波の山の高さ(振幅)と、波の数。

やってみたら開こう:わかること

弦を強く弾くほど振幅が大きくなり、大きい音になる。音の高さ(波の数=振動数)は変わらない。

ミッション 2

弦を短くすると?

弦の長さを変えて、音の高さのちがいをくらべる。

  1. まず今の条件(長さ500)で弾いて、波形の波の数を数えよう。
  2. 弦の長さを250以下にして、もう一度弾こう。
  3. 同じ幅に入る波の数はどうなった?

見るところ同じ幅に入る波の数(振動数)。

やってみたら開こう:わかること

弦を短くするほど振動数が多くなり、高い音になる。

ミッション 3

弦を強く張ると?

弦の張りを変えて、音の高さのちがいをくらべる。

  1. まず今の条件(張り3)で弾こう。
  2. 弦の張りを9以上にして、もう一度弾こう。
  3. 波形はどう変わった?

見るところ同じ幅に入る波の数(振動数)。

やってみたら開こう:わかること

弦を強く張るほど振動数が多くなり、高い音になる。

ミッション 4

太い弦にすると?

弦の太さを変えて、音の高さのちがいをくらべる。

  1. まず「細い」弦で弾こう。
  2. 弦の太さを「太い」にして、もう一度弾こう。
  3. 高い音と低い音、どちらになった?

見るところ同じ幅に入る波の数(振動数)。

やってみたら開こう:わかること

弦が太いほど振動数が少なくなり、低い音になる。まとめると、弦が短い・張りが強い・細いほど高い音になる。

この道具でわかること

わかること
音の大きさ振幅(振動のはば)が大きいほど大きい音
音の高さ振動数(1秒間に振動する回数)が多いほど高い音
弦と音の高さ弦が短い・張りが強い・細いほど、振動数が多く高い音になる

振動数の単位はヘルツ(Hz)。この道具の波形の速さは、見やすくなるように調整した模型です。

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。