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理科 1年

おと性質せいしつ

最終確認日:

このしょうまなぶこと

だい 3 しょうでは、 だい 2 しょうの 「ひかり」 とおなじく 「なみ」 でつたわる おんまなびます。 ひかりているてん・ちがうてんをくらべながらすすめましょう。

  • おと振動しんどう からまれることを
  • おとくうみず固体こたいをどうつたわるかを
  • しんくうではおとつたわらないことを
  • おと速さはやさ (やく 340 m/びょう) とひかりはやさのちがいをくらべる
  • おとたかさ = 振動数しんどうすう (ヘルツへるつ)、 おおきさ = 振幅しんぷくまることを
  • 反射はんしゃ (やまびこ)・共鳴きょうめいのしくみを
  • 大音おおとりょうみみまもあんぜんまも

ポイント: ひかりおとどちらも 「なみつたわります。 でも、 ひかりしんくう (くうのないくうかん) でもつたわるのに、 おんしんくうではつたわらない。 これがおおきなちがいです。

1. おとはどこからまれるか

ギターのげんをはじくと 「ビーン」 とおとがなります。 このときげんをじっとると、 ぶるぶると ちいさくうごいて いるのがわかります。 これが 振動しんどう です。

振動しんどうこすもの = 音源おんげん

おとすもののことを 音源おんげんいます。

音源おんげんれいしんどうしているぶん
ギターげん
たいかわ (かわ) のめん
ふえ・リコーダーなかくう
ひとのこえのどの 声帯せいたい
スピーカーコーン (かみぶん)
ふうりんガラスやきんぞくのつつ

振動しんどうたしかめるかんたんな実験じっけん

実験じっけん観察かんさつされること
音叉おんさ (おんさ) をたたいてみずにつけるみずがはねがる (=しんどうみずつたわる)
スピーカーのうえすなをのせておとすながおどる
のどにてて 「アー」 とのどがふるえるのがかんじられる
U字型の金属の音叉
音叉おんさ — たたくといってい振動数しんどうすう (ヘルツへるつ) でしんどうし、 きれいなおとす。 おと振動しんどう からまれることをたしかめるだいひょうてきどう

大事だいじ: おとているとき、 かならずどこかが しんどう しています。 しんどうめるとおとまります (れい: ギターのげんでおさえる)。

2. おとはどうつたわるか

音源おんげんしんどうすると、 まわりの くうきされてしんどうなみとしてまわりにひろがっていきます。 これが おんなみ (おん) です。

空気くうきつたわるしくみ

だんかいなにこっているか
音源おんげんまえうごまえくうおしちぢめられる (こいぶん)
音源おんげんうしろにうごまえくううすくなる (うすいぶん)
③ ①② がくりかえされるこい・うすいがなみとなってとおくへ
みみのこまくとどまくしんどうし、 おととしてかんじる

真空しんくうではおとつたわらない

ガラスびんのなかちいさなベルをれて、 ポンプでくうをぬいていくと、 だんだん ベルのおとこえなくなります

じょうたいおと
くうがあるはっきりこえる
くうすこしぬけたちいさくこえる
ほぼしんくうほとんどこえない

大事だいじ: おとつたえるには なにかの媒体ばいたいひつようです。 くうみず固体こたい (きんぞくなど) はどれも媒体ばいたいになれますが、 しんくうはなれません。 これがひかり (しんくうでもつたわる) とのおおきなちがい。

空気くうきみず固体こたいでのつたわりかた

媒体ばいたいつたわるはやさ (やく)れい
くう (15 ℃)やく 340 m/びょうふだんおと
みずやく 1500 m/びょうプールのなかこえるおと、 イルカのきこえ
てつやく 5000 m/びょうレールにみみをつけるととおくの列車れっしゃこえる

ポイント: いっぱん固体こたい > えきたい > たいじゅんおとはやつたわります。 ぶっしつなかのつぶが 「ぎっしり」 まっているほど、 しんどうはやくつぎのつぶにつたわるからです。

3. おとはやさ — ひかりとくらべる

かみなりひかってから、 「ゴロゴロ」 とおとこえるまですこかんがかかります。 これは おんひかりよりずっとおそい からです。

ひかりおとはや

はや
ひかりやく 30 まん km/びょう (1 びょうきゅうを 7.5 しゅう)
おと (くうちゅう)やく 340 m/びょう (1 びょうに 340 m)

ひかりおとやく 100 まんばい はやいとえるので、 かず km ていきょであれば 「ひかりはほぼ同時どうじえる」 と考えかんがえい。

かみなりまでの距離きょりもとめる

ひかってから 5 びょうにゴロゴロがこえたとします。 かみなりまでのきょはどれぐらいでしょうか。

きょ = はやさ × かん = 340 m/びょう × 5 びょう = 1700 m = やく 1.7 km

つまり 「ひかってからゴロゴロまでのびょうすう × 340 m」 で、 おおよそのきょがわかります。

ひかりおとかんかくかみなりまでのきょ
1 びょうやく 340 m
3 びょうやく 1 km
10 びょうやく 3.4 km
30 びょうやく 10 km (かなりとおい)

大事だいじ: ひかってからすぐゴロゴロがるときは、 かみなりかなりちか しょうおくないはいるか、 したをさけること。 たいいくかんくるまなか安全あんぜん

4. おとたかさとおおきさ

ギターのげんつよくはじけば 「おおきなおと」、 よわくはじけば 「ちいさなおと」。 ほそいげんは 「たかおと」、 ふとげんは 「ひくおと」。 この おおきさ」 と 「たかさ」 は、 おんなんまるのでしょうか。

振動しんどうすう (たかさをめる)

1 びょうかんなんかいしんどうするかを 振動数しんどうすうい、 たんヘルツへるつ (Hz) です。

振動数しんどうすうおとたか
おおい (れい: 1000 Hz)たかおと
すくない (れい: 100 Hz)ひくおと
れい振動数しんどうすう
ピアノのまんなかのドやく 262 Hz
ピアノのたかいドやく 523 Hz
きゅうくるまのサイレンやく 700 〜 1000 Hz

振幅しんぷく (おおきさをめる)

しんどうのはばを 振幅しんぷくいます。

振幅しんぷくおとおおきさ
おおきいおおきなおと
ちいさいちいさなおと

オシロスコープでおん

オシロスコープおしろすこーぷ というかい使つかうと、 おんかたちめんあらわしてることができます。

おとせいしつなみかたち
たかおとなみこまかい (振動数しんどうすうおおい)
ひくおとなみだいざつ (振動数しんどうすうすくない)
おおきいおとなみさんたかたにふか (振幅しんぷくおおきい)
ちいさいおとなみさんひくたにあさ (振幅しんぷくちいさい)
周波数の異なる正弦波が並んだ図
振動数しんどうすうがちがう波形はけいうえひくおと (おおざっぱ)、 したたかおと (がこまかい)。 オシロスコープおしろすこーぷおとるとこうしたかたちになる。

ポイント: 振動数しんどうすう = たか振幅しんぷく = おおきさ。 これがなか 1 でかならおぼえる 2 つのよう。 ギターのおなげんつよよわいても たかさはわらない (=振動数しんどうすうおなじ) ことをたしかめましょう。

ひと動物どうぶつけるおとはん

人がけるおとはんは、 およそ 20 Hz 〜 20000 Hzわれています。

どうぶつこえるはん
ひと20 〜 20000 Hz
いぬ67 〜 45000 Hz
ねこ45 〜 64000 Hz
こうもり1000 〜 120000 Hz (高音たかねとく)

20000 Hz よりたかおと超音波ちょうおんぱいます。 こうもりは超音波ちょうおんぱしてしゅうをしらべ、 超音波ちょうおんぱけん (エコー) はびょういん使つかわれています。

5. おと反射はんしゃ共鳴きょうめい

反射はんしゃ (やまびこ)

やまかって 「ヤッホー」 とさけぶと、 すうびょうに 「ヤッホー」 がもどってきます。 これが やまびこ で、 おとやま反射はんしゃ されたもの。

れいおとはんしゃするもの
やまびこやまおおきながけ
トンネルのなかこえがひびくコンクリートのかべ
ふろうたうとひびくタイルのかべ
イルカ・コウモリのたんうみそこ、 こんちゅう

ポイント: やまびこでもどるまでのかんが 4 びょうだとします。 4 びょうおとは 「き + かえり」 をすすむので、 やままでのかたみちは 4 ÷ 2 = 2 びょうぶんきょは 340 × 2 = 680 m

共鳴きょうめい

おん (おんさ) を 2 つならべて、 1 つをたたくと、 もう 1 つもします。 これを 共鳴きょうめいいます。 振動数しんどうすうおな ものどうしでこります。

ギターをいたときに、 ボディーのなかくうおな振動数しんどうすうり、 おとおおきくうつくしくなるのも共鳴きょうめいのはたらきです。

6. わたしたちの生活せいかつおと

めん使つかわれているおとせいしつ
がっ振動数しんどうすう振幅しんぷくおとつく
マイク・スピーカーしんどうでんでんしんどう
イヤホンちいさなスピーカー
びょういんのエコー超音波ちょうおんぱからだなか
さかなぐんたん超音波ちょうおんぱ海底かいてい反射はんしゃ
ノイズキャンセリングはんたい波形はけいかさねて

7. ふりかえり

このしょうまなんだことをふりかえりましょう。

  • [ ]おん振動しんどう からまれるとえる
  • [ ]おんつたえるには 媒体ばいたいひつようで、 しんくうではつたわらない
  • [ ]くうちゅうおとはやさはやく 340 m/びょう
  • [ ]こうおとよりはるかにはやく、 かみなりまでのきょは 「びょうすう × 340 m」 でもとまる
  • [ ]おんたか = 振動数しんどうすう (ヘルツへるつ)
  • [ ]おんおおきさ = 振幅しんぷく
  • [ ]オシロスコープおしろすこーぷ波形はけいると、 こまかいなみ = たかおとやまたかなみ = おおきいおと
  • [ ]じんけるはんやく 20 〜 20000 Hz、 それよりたかおと超音波ちょうおんぱ
  • [ ]やまびこはおと反射はんしゃおな振動数しんどうすうかさなるのは 共鳴きょうめい

このしょう安全あんぜんはいりょ

  • 大音おおとりょうみみまも — イヤホンやヘッドホンの音量おんりょうぎない、 1 かんつづけたらやす
  • 耳元みみもとおおきなおとさない — おもちゃのベルやふえ友達ともだち耳元みみもとらさない
  • コンサート・花火はなび大音おおとりょうつづくときは、 みみせんやきょってまも
  • しんくう実験じっけん (ベルジャーでおとす) ではガラスがきゅうにわれることがあるので 保護メガネほごめがね をつける
  • 音叉おんさ (おんさ)つよくたたきすぎるとぶことがある、 まわりにものかない

しょう: だい 4 しょうでは 「りょく」 をまなびます。 おもさとはなにか、 ちからはどうあらわすか。 たん ニュートンにゅーとん (N)はじめててきます。

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