音おと の 性質せいしつ

この 章しょうで 学まなぶこと

第だい 3 章しょう で は、 第だい 2 章しょう の 「光ひかり」 と 同おなじ く 「波なみ」 で 伝つたわる 「音おん」 を 学まなび ます。 光ひかり と 似に て いる 点てん・ちがう 点てん を くらべ ながら 進すすめましょう。

• 音おと は 振動しんどう から 生うまれる こと を 知しる
• 音おと が 空くう気き・水みず・固こ体たい を どう 伝つたわる か を 知しる
• 真しん空くう で は 音おと が 伝つたわら ない こと を 知しる
• 音おと の 速さはやさ (約やく 340 m/秒びょう) と 光ひかり の 速はや さ の ちがい を くらべる
• 音おと の 高たかさ = 振動数しんどうすう (ヘルツ)、 大おおきさ = 振幅しんぷく で 決きまる こと を 知しる
• 反射はんしゃ (やまびこ)・共鳴きょうめい の しくみ を 知しる
• 大音おおと量りょう で 耳みみ を 守まもる 安あん全ぜん を 守まもる

ポイント: 光ひかり と 音おと は どちら も 「波なみ」 で 伝つたわり ます。 でも、 光ひかり は 真しん空くう (空くう気き の ない 空くう間かん) で も 伝つたわる の に、 音おん は 真しん空くう で は 伝つたわ ら ない。 これ が 大おおき な ちがい です。

1. 音おと は どこ から 生うまれる か

ギター の 弦つる を はじく と 「ビー ン」 と 音おと が なります。 こ の とき 弦つる を じっと 見みる と、 ぶる ぶる と 小ちいさく 動うごいて いる の が わかり ます。 これ が 振動しんどう (しんどう) です。

振動しんどう を 起おこ す 物もの = 音源おんげん

音おと を 出だす もの の こと を 音源おんげん と 言いい ます。

| 音源おんげん の 例れい | 振しん動どう して いる 部ぶ分ぶん | |---|---| | ギター | 弦つる | | 太たい鼓こ | 革かわ (かわ) の 面めん | | 笛ふえ・リコーダー | 中なか の 空くう気き | | 人ひと の こえ | のど の 声帯せいたい (せいたい) | | スピーカー | コーン (紙し の 部ぶ分ぶん) | | 風ふう鈴りん | ガラス や 金きん属ぞく の つつ |

振動しんどう を 確たしかめる かんたん な 実験じっけん

| 実験じっけん | 観かん察さつ される こと | |---|---| | 音叉おんさ (おんさ) を たたいて 水みず に つける | 水みず が はね 上あがる (=振しん動どう が 水みず に 伝つたわる) | | スピーカー の 上うえ に 砂すな を のせて 音おと を 出だす | 砂すな が おどる | | のど に 手て を 当あて て 「アー」 と 言いう | のど が ふるえる の が 感かん じ られる |

大事だいじ: 音おと が 出で て いる と き、 必かならず どこ か が 振しん動どう して い ます。 振しん動どう を 止とめ る と 音おと も 止とま り ます (例れい: ギター の 弦つる を 手て で おさえる)。

2. 音おと は どう 伝つたわる か

音源おんげん が 振しん動どう す る と、 まわり の 空くう気き が 押おし 引ひき さ れ て、 振しん動どう が 波なみ と して まわり に 広ひろがっ て いき ます。 これ が 音おん の 波なみ (音おん波ぱ) です。

空気くうき を 伝つたわる しくみ

段だん階かい	何なに が 起おこ っ て いる か
① [[音源	おんげん]] が 前まえ に 動うごく
② [[音源	おんげん]] が 後うしろ に 動うごく
③ ①② が くりかえ さ れる	こい・うすい が 波なみ と なって 遠とおく へ
④ 耳みみ の こ膜まく に 届とどく	こ膜まく が 振しん動どう し、 音おと と して 感かんじ る

真空しんくう で は 音おと が 伝つたわら ない

ガラス びん の 中なか に 小しょう さ な ベル を 入いれて、 ポンプ で 空くう気き を ぬいて いく と、 だん だん ベル の 音おと が 聞きこえ な く なり ます。

状じょう態たい	音おと
空くう気き が ある	はっきり 聞きこえる
空くう気き が 少しょう し ぬけ た	小しょう さく 聞きこえる
ほぼ 真しん空くう	ほとんど 聞きこえ な い

大事だいじ: 音おと を 伝つたえる に は 何なに か の 媒体ばいたい (ばい たい) が 必ひつ要よう で す。 空くう気き・水みず・固こ体たい (金きん属ぞく・木き など) は どれ も 媒体ばいたい に なれ ま す が、 真しん空くう は な れ ま せ ん。 これ が 光ひかり (真しん空くう で も 伝つたわる) と の 大おおき な ち が い。

空気くうき・水みず・固体こたい で の 伝つたわり 方かた

| 媒体ばいたい | 伝つたわる 速はや さ (約やく) | れい | |---|---:|---| | 空くう気き (15 ℃) | 約やく 340 m/秒びょう | ふだん 聞 く 音おと | | 水みず | 約やく 1500 m/秒びょう | プール の 中なか で 聞 こ え る 音おと、 イルカ の 鳴なき こえ | | 鉄てつ | 約やく 5000 m/秒びょう | レール に 耳みみ を つける と 遠とおく の 列車れっしゃ が 聞きこえる |

ポイント: 一いっ般ぱん に 固こ体たい > 液えき体たい > 気き体たい の 順じゅん で 音おと は 速はやく 伝つたわり ます。 物ぶっ質しつ の 中なか の つぶ が 「ぎっしり」 詰つまって いる ほど、 振しん動どう が 早はや く つぎ の つぶ に 伝つて わ る から で す。

3. 音おと の 速はやさ — 光ひかり と くらべる

雷かみなり が 光ひかって から、 「ゴロゴロ」 と 音おと が 聞きこえる ま で 少すこし 時じ間かん が かかり ます。 これ は 音おん が 光ひかり より ずっと おそ い から で す。

光ひかり と 音おと の 速はや さ

	速はやさ
光ひかり	約やく 30 万ばん km/秒びょう (1 秒びょう に 地ち球きゅう を 7.5 周しゅう)
音おと (空くう気き中ちゅう)	約やく 340 m/秒びょう (1 秒びょう に 340 m)

光ひかり は 音おと の 約やく 100 万まん倍ばい 速はやい と 言いえる の で、 数かず km 程てい度ど の 距きょ離り で あれ ば 「光ひかり は ほぼ 同時どうじ に 見みえる」 と 考かんがえて 良よい。

雷かみなり まで の 距離きょり を 求もとめる

光ひかって から 5 秒びょう後ご に ゴロゴロ が 聞きこえ た と し ます。 雷かみなり まで の 距きょ離り は どれ ぐらい で しょ う か。

距きょ離り = 速はや さ × 時じ間かん = 340 m/秒びょう × 5 秒びょう = 1700 m = 約やく 1.7 km

つまり 「光ひかって から ゴロゴロ まで の 秒びょう数すう × 340 m」 で、 おおよそ の 距きょ離り が わ か り ま す。

光ひかり と 音おと の 間かん隔かく	雷かみなり まで の 距きょ離り
1 秒びょう	約やく 340 m
3 秒びょう	約やく 1 km
10 秒びょう	約やく 3.4 km
30 秒びょう	約やく 10 km (かなり 遠とおい)

大事だいじ: 光ひかって から すぐ ゴロゴロ が 来くる と き は、 雷かみなり が か な り 近ちかい 証しょう拠こ。 屋おく内ない に 入はいる か、 木き の 下した を さける こと。 体たい育いく館かん や 車くるま の 中なか が 安全あんぜん。

4. 音おと の 高たかさ と 大おおきさ

ギター の 弦つる を 強つよく はじけ ば 「大おおき な 音おと」、 弱じゃく く はじけ ば 「小しょう さ な 音おと」。 ほそい 弦つる は 「高たかい 音おと」、 太ふとい 弦つる は 「低ひくい 音おと」。 こ の 「大おおき さ」 と 「高こう さ」 は、 音おん波ぱ の 何なん で 決きまる の で しょ う か。

振動しんどう数すう (高だか さ を 決きめる)

1 秒びょう間かん に 何なん回かい振しん動どう する か を 振動数しんどうすう (しんどうすう) と 言いい、 単たん位い は ヘルツ (Hz) です。

| 振動数しんどうすう | 音おと の 高たかさ | |---|---| | 多おお い (例れい: 1000 Hz) | 高だか い 音おと | | 少しょう な い (例れい: 100 Hz) | 低てい い 音おと |

| 例れい | 振動数しんどうすう | |---|---:| | ピアノ の まん 中なか の ド | 約やく 262 Hz | | ピアノ の 高こう い ド | 約やく 523 Hz | | 救急きゅう車くるま の サイレン | 約やく 700 〜 1000 Hz |

振幅しんぷく (大おおき さ を 決きめる)

振しん動どう の はば を 振幅しんぷく (しんぷく) と 言いい ます。

| 振幅しんぷく | 音おと の 大おおきさ | |---|---| | 大だい きい | 大だい き な 音おと | | 小しょう さい | 小しょう さ な 音おと |

オシロスコープ で 見み る 音おん波ぱ

オシロスコープ と いう 機き械かい を 使つかう と、 音おん波ぱ の 形かたち を 画が面めん に 表ひょう し て 見み る こと が で き ま す。

音おと の 性せい質しつ	波なみ の 形かたち
高こう い 音おと	波なみ が こまかい ([[振動数
低てい い 音おと	波なみ が 大だい雑ざつ把ぱ ([[振動数
大だい きい 音おと	波なみ の 山さん が 高こう く 谷たに が 深ふか い ([[振幅
小しょう さい 音おと	波なみ の 山さん が 低てい く 谷たに が 浅あさ い ([[振幅

ポイント: 振動数しんどうすう = 高こう さ、 振幅しんぷく = 大だい き さ。 こ れ が 中なか 1 で 必かならず 覚さとし え る 2 つ の 用よう語ご。 ギター の 同どう じ 弦つる を 強つよ く 弱じゃく く 弾ひい て も 高だか さ は 変へん わ ら な い (=振動数しんどうすう は 同どう じ) こと を 確たしかめ ましょう。

人ひと と 動物どうぶつ が 聞きける 音おと の 範はん囲い

人 が 聞きける 音おと の 範はん囲い は、 およそ 20 Hz 〜 20000 Hz と 言いわ れて い ま す。

動どう物ぶつ	聞きこえる 範はん囲い
人ひと	20 〜 20000 Hz
犬いぬ	67 〜 45000 Hz
ねこ	45 〜 64000 Hz
こうもり	1000 〜 120000 Hz (高音たかね が 得とく意い)

20000 Hz より 高こう い 音おと を 超音波ちょうおんぱ (ちょうおんぱ) と 言いい ます。 こうもり は 超音波ちょうおんぱ を 出で し て 周しゅう囲い を しらべ、 超音波ちょうおんぱ検けん査さ (エコー) は 病びょう院いん で 使つかわれ て い ます。

5. 音おと の 反射はんしゃ と 共鳴きょうめい

反射はんしゃ (やまびこ)

山やま に 向むこう かって 「ヤッホー」 と 叫さけぶ と、 数すう秒びょう後ご に 「ヤッホー」 が 戻もどって きます。 これ が やまびこ で、 音おと が 山やま で 反射はんしゃ さ れ た もの。

例れい	音おと が 反はん射しゃ す る 物もの
やまびこ	山やま や 大だい き な が け
トンネル の 中なか で 声こえ が ひびく	コンクリート の かべ
ふろ場ば で 歌うたう と ひびく	タイル の かべ
イルカ・コウモリ の 探たん査さ	海うみ の 底そこ、 こんちゅう

ポイント: やまびこ で 戻もどる まで の 時じ間かん が 4 秒びょう だ と し ま す。 4 秒びょう で 音おと は 「行あるき き + 帰き り」 を 進すすむ の で、 山やま ま で の 片かた道みち は 4 ÷ 2 = 2 秒びょう分ぶん。 距きょ離り は 340 × 2 = 680 m。

共鳴きょうめい

音おん叉さ (おんさ) を 2 つ 並なみ べて、 1 つ を た た く と、 もう 1 つ も 鳴なり 出で し ま す。 これ を 共鳴きょうめい (きょうめい) と 言いい ま す。 振動数しんどうすう が 同どう じ 物もの ど う し で 起おこし こ り ま す。

ギター を 弾ひい た と き に、 ボディー の 中なか の 空くう気き も 同どう じ 振動数しんどうすう で 鳴なり、 音おと が 大だい き く 美よし し く な る の も 共鳴きょうめい の は た ら き で す。

6. 私わたしたち の 生活せいかつ と 音おと

場ば面めん	使つかわれ て いる 音おと の 性せい質しつ
楽がっ器き	[[振動数
マイク・スピーカー	振しん動どう を 電でん気き・電でん気き を 振しん動どう に
イヤホン	小しょう さ な スピーカー
病びょう院いん の エコー	[[超音波
魚さかな群ぐん探たん知ち機き	[[超音波
ノイズ キャンセリング	反はん対たい の 波形はけい を 重かさね て 打うち 消けす

7. ふりかえり

この 章しょう で 学まなんだ こと を ふりかえりましょう。

• [ ]音おん は 振動しんどう から 生うまれる と 言いえる
• [ ]音おん を 伝つたえる に は 媒体ばいたい が 必ひつ要よう で、 真しん空くう で は 伝つたわら ない
• [ ]空くう気き中ちゅう の 音おと の 速はや さ は 約やく 340 m/秒びょう
• [ ]光こう は 音おと より はる か に 速はや く、 雷かみなり ま で の 距きょ離り は 「秒びょう数すう × 340 m」 で 求もとめ ま る
• [ ]音おん の 高だか さ = 振動数しんどうすう (ヘルツ)
• [ ]音おん の 大だい き さ = 振幅しんぷく
• [ ]オシロスコープ で 波形はけい を 見み る と、 こまかい 波なみ = 高こう い 音おと、 山やま の 高こう い 波なみ = 大だい きい 音おと
• [ ]人じん が 聞きける 範はん囲い は 約やく 20 〜 20000 Hz、 それ より 高たかい 音おと は 超音波ちょうおんぱ
• やまびこ は 音おと の 反射はんしゃ、 同どう じ 振動数しんどうすう が 重おも な る の は 共鳴きょうめい

この 章しょう の 安全あんぜん配はい慮りょ

• 大音おおと量りょう で 耳みみ を 守まもる — イヤホン や ヘッドホン の 音量おんりょう は 上あげ 過すぎ ない、 1 時じ間かん続つづけ たら 休やすむ
• 耳元みみもと で 大おおき な 音おと を 出でさ ない — おもちゃ の ベル や 笛ふえ を 友達ともだち の 耳元みみもと で 鳴な ら さ ない
• コンサート・花火はなび で 大音おおと量りょう が 続ぞく く と き は、 耳みみ せん や 距きょ離り を 取とって 守まもる
• 真しん空くう実験じっけん (ベルジャー で 音おと を 消けす) で は ガラス が 急きゅう に わ れ る こと が ある の で 保護メガネほごメガネ を つける
• 音叉おんさ (おんさ) を 強つよ く た た き す ぎ る と 飛とび ぶ こと が あ る、 周しゅう り に 物もの を 置 か ない

次じの 章しょう: 第だい 4 章しょう で は 「力りょく」 を 学まなびます。 重おもさ と は 何なに か、 力ちから は ど う 表ひょう す か。 単たん位い ニュートン (N) が 初はじめ て 出で て き ま す。