物理分野の用語と知識の問題
モノコードの弦を指ではじいて音を出した。次に、弦の長さ・弦の張り・弦の太さを変えずに、前よりも強く弦をはじいた。このとき聞こえる音の変化と、その理由を述べた文として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 音が高くなる。弦の振動数が多くなるから。
- イ 音が大きくなる。弦の振動数が多くなるから。
- ウ 音が大きくなる。弦の振幅が大きくなるから。
- エ 音が高くなる。弦の振幅が大きくなるから。
この問題で使うもの
- 音の伝わり方と大きさ・高さ(説明と入口の問題)
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
音の大きさと音の高さが、それぞれ何で決まるかを思い出そう。
ヒント 2
音の大きさは振幅で、音の高さは振動数で決まる。弦の振動数は、弦の長さ・張り・太さで決まる。
ヒント 3
弦の長さ・張り・太さを変えていないので、振動数は変わらない。これで、音が「高くなる」とする選択肢(ア・エ)は除ける。残りの 2 つの理由を比べよう。
答えと解説
答えを見る
ウ
どこでつまずきましたか?(選ぶと、戻る場所を案内します)
解説を読む
音の大きさは振幅、音の高さは振動数で決まることを使う。
ステップ 1: 何を変えたかを確かめる
弦の長さ・張り・太さは変えていない。変えたのは「はじく強さ」だけである。
ステップ 2: はじく強さで何が変わるかを考える
弦を強くはじくと、弦の振れ幅、つまり振幅が大きくなる。振幅が大きいほど音は大きくなる。
ステップ 3: 振動数(音の高さ)が変わるかを考える
1 秒間に振動する回数を振動数(単位はヘルツ、記号 Hz)といい、振動数が多いほど音は高くなる。弦の振動数は、弦の長さ・張り・太さで決まる(弦が短いほど、強く張るほど、細いほど振動数が多くなり、音が高くなる)。この問題ではそれらを変えていないので、振動数は変わらず、音の高さも変わらない。
よって、「音が大きくなる。弦の振幅が大きくなるから。」のウが正しい。
- ア: 強くはじいても振動数は変わらないので、音は高くならない。音の変化も理由も誤り。
- イ: 音が大きくなるのは正しいが、理由が誤り。音の大きさを決めるのは振動数ではなく振幅である。
- エ: 振幅が大きくなるのは正しいが、振幅が大きくなると音は大きくなるのであって、高くはならない。
別解
弦を強くはじくと弦の振幅が大きくなり、音は大きくなる。音の高さは振動数で決まり、弦の長さ・張り・太さを変えなければ振動数は変わらないので、音の高さは変わらない。ア: 高くなるが誤り。イ: 振動数が多くなるが誤り。ウ: 大きくなる、振幅が大きくなるからで正しい。エ: 高くなるが誤り。よって答えはウ。