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技能一覧 › 中学理科 物理分野の用語と知識

音の伝わり方と大きさ・高さ

音源・振幅・振動数（Hz）の用語を答えられ、音が固体・液体・気体を伝わり真空中では伝わらないこと、振幅が大きいほど音が大きく振動数が多いほど音が高いこと、弦の長さ・張り・太さと音の高さの関係、波形の見方について正しい文や語句の組み合わせを選べる

前提

中学までに習ったことだけで始められます。

説明

音を出している物体（音源）がどのように振動し、その振動がどう伝わるのかを表す用語と、音の大きさ・高さを決めるきまりを身につけます。振幅・振動数（単位 Hz）の意味、音が伝わる物質と伝わらない場所、弦の長さ・張り・太さと音の高さの関係がわかると、「〜を何というか」という問題や、正しい文・語句の組み合わせを選ぶ問題に答えられます。オシロスコープなどで表示した音の波形を読み取るときにも使います。

なぜそうしてよいのか

音は物体の振動によって生まれます。音を出している物体を音源（発音体）といいます。音源が振動すると、まわりの空気などの物質が押されたり引かれたりして、その振動が次々にとなりへ伝わっていきます。このように振動を伝える物質があってはじめて音は伝わるので、音は気体（空気）だけでなく、液体（水）や固体（鉄・木など）の中も伝わりますが、物質のない真空中では伝わりません。容器の中の空気をぬいていくと、中のブザーの音がしだいに小さくなる実験がその証拠です。

振動の中心からのふれはばを振幅といいます。強くたたいたりはじいたりして振幅が大きくなるほど、音は大きくなります。また、音源が 1 秒間に振動する回数を振動数といい、単位はヘルツ（Hz）です。振動数が多いほど音は高くなります。弦では、弦が短いほど、強く張るほど、細いほど速く振動するので、振動数が多くなり高い音が出ます。弦を強くはじくことは振幅を変えるだけで、音の高さは変わりません。

音の波形（横軸が時間、縦軸が振動のようす）では、山の高さ（中心から山の頂上まで）が振幅を表し、音の大きさがわかります。また、同じ時間の中に山がいくつあるかで振動数がわかり、山の数が多い（波の間隔がせまい）ほど高い音です。

手順

  1. 問われているのが「大きさ」か「高さ」かを確かめる。大きさは振幅、高さは振動数で決まる

  2. 音の大きさ：振幅（ふれはば）が大きいほど大きい音。強くたたく・強くはじくと振幅が大きくなる

  3. 音の高さ：振動数（1 秒間に振動する回数、単位 Hz）が多いほど高い音

  4. 弦の場合：弦が短いほど、強く張るほど、細いほど振動数が多くなり、高い音になる

  5. 波形の場合：山の高さで振幅（音の大きさ）を、同じ時間内の山の数で振動数（音の高さ）を比べる

  6. 伝わり方の問題では、音は固体・液体・気体を伝わるが、真空中では伝わらないことを使う

例題

モノコードの弦をはじいて音を出す実験をした。はじめと比べて、より高い音を出すための操作として、最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。ただし、選んだ操作以外の条件は変えないものとする。
ア　弦の振動する部分の長さを長くする。
イ　弦を張る強さを強くする。
ウ　弦を太いものにかえる。
エ　弦をはじく強さを強くする。

例題の解答

手順 1：「高い音」なので、音の高さ、つまり振動数を考えます。

手順 3：高い音を出すには、振動数を多くすればよいです。

手順 4：弦は短いほど、強く張るほど、細いほど振動数が多くなります。アは弦を長くするので振動数が少なくなり、低い音になります。ウは弦を太くするので低い音になります。イは弦を強く張るので振動数が多くなり、高い音になります。

手順 2：エの「強くはじく」は振幅を大きくする操作なので、音が大きくなるだけで高さは変わりません。

答え：イ

答え:

イ

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

この技能の次に学べること