この実験について
音はすべて、何かが振動することから始まります。弦をはじいたり、太鼓をたたいたり、定規を机の端に当てて弾いたりして、音を聞いてみましょう。次に、楽器を変えてみます。弦を短く、張りを強く、または細くしたり、太鼓を小さくしたり、定規を短くしたりすると、音の高さが上がるのを聞き取れます。強くたたくと音は大きくなりますが、音の高さは変わりません。空気の粒子が振動を耳まで伝える様子を観察しましょう。
学習目標
- 音は、物体が振動することで生まれることを説明する
- 音が空気中を通って耳に届く仕組みを説明する
- 長さ、張りの強さ、太さが音の高さをどう変えるかを調べる
- 音の高さ（高い・低い）と音の大きさ（大きい・小さい）の違いを見分ける
使い方
- 1「弦」を選んで「はじく」を押します。弦を観察して、音を聞きましょう。何が動いていますか？
- 2弦を短くしてから、長くします。そのたびに弦をはじきましょう。音が高くなるのはいつですか？
- 3弦の張りを強くしてから、細くします。どちらの変化で音の高さが上がりますか？
- 4ドラムを選びます。小さなドラムと大きなドラム、張った膜と緩んだ膜を比べてみましょう。
- 5定規を選びます。端から長く突き出した状態から始めて、少しずつ短くしていきましょう。音はどう変わりますか？
- 6「力の強さ」を変えて、もう一度演奏します。音の高さが変わりますか、それとも音量だけが変わりますか？音波を見て確かめましょう。
モデル
前提条件
- 弦はギターの弦のような鋼製で、両端が固定されています。ドラムの膜は縁全体で固定され、定規は鋼製で、片端が固定されています。
- 聞こえる音は、それぞれの物体の振動数から生まれます。そのため、同じ音程でも弦、ドラム、定規はそれぞれ違う音がします。
- 映像と動く空気の動きは、40分の1の速さにしています。聞こえる音と数値は実際の速さです。
- とても長い定規は、1秒間に20回未満しか振動しません。揺れているのは目で見えますが、音が低すぎて人にはよく聞こえません。
授業で試してみましょう
- Q1ギターには、なぜ太さの違う弦があるのでしょうか？
- Q2ギタリストは、同じ弦でどうやってより高い音を出すのでしょうか？
- Q3大きな太鼓の音は、なぜ小さな太鼓より低く聞こえるのでしょうか？
- Q4宇宙で大声を出したら、誰かに聞こえるでしょうか？ それはなぜでしょうか？
- Q5喉に手を当てて、鼻歌を歌ってみましょう。何を感じますか？
よくある質問
音の高さと音の大きさは、どう違うのでしょうか？
音の高さとは、音が高いか低いかのことです。物が1秒間に何回振動するかによって決まります。音の大きさは、振動の幅によって決まります。弦を強くはじくと振動の幅が大きくなるので、音は大きくなりますが、高さは変わりません。
音はどうやって耳に届くのでしょうか？
振動している物体は、隣にある空気を押します。その空気の粒子が次の粒子を押し、空気の圧縮が音波となって空気中を伝わり、耳に届きます。すると、鼓膜も振動します。
弦、太鼓、定規の音は、なぜそれぞれ違うのでしょうか？
それぞれの物体は、異なる速さで、同時にいくつもの振動をします。倍音と呼ばれるこれらの余分な振動の組み合わせは物体ごとに異なるため、ギターとドラムの音は決して同じにはなりません。