![[中学理科]５分で分かる！「音の性質」のポイントを解説！](https://i0.wp.com/you-can-blog.com/wp-content/uploads/2022/07/background-g29e7fd5b8_1280.jpg?fit=1280%2C512&ssl=1)
みなさんこんにちは、ゆーきゃんです。
今回のテーマは、「音の性質」についてです。
授業で「振動数」や「振幅」といったワードは耳にはするけれど、いまいち何が何だか分かっていない方も多いのではないでしょうか。
今回は、そのような「音の性質」のポイントを手短に解説していきます！
また、以下の記事も是非ご覧ください。
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「振幅」と「振動数」とは？
音の性質を決定づける「振幅」と「振動数」について解説します。
- 「振幅」…音の波形における山の高さ(谷の深さ)
- 「振動数」…1秒間における波の個数(単位はHz)を意味し、オレンジで示した部分が「波1個分」である
上記の図において、1秒間に2個の波が生じているため、振動数は2.0[Hz]となります。
また、その他によく問題で出てくる「音さ」の特徴として次の3つを覚えておきましょう。
「弦の振動」の特徴とは？
「音の性質」に関する問題では、「弦の振動」に関するものがよく出題されます。
次のことを覚えておきましょう。
音に関しては、以上を覚えていれば十分に問題に対応できます。
実際の問題を通じて、理解度を定着させていきましょう。
2021年度・兵庫県・大問Ⅴ-1
まず、2021年度の兵庫県の大問Ⅴ-1に挑戦してみましょう。
問題はこちらから参照できます。
(1)の解説
音さを振動させて水面に接触させると、それによって水面も振動し波が伝わっていきます。
また、音さを強くたたくと、振幅が大きくなります(振動が強くなる)。
よって、答えはアと決まります。
(2)の解説
「振動数」は1秒間における波の個数であるので、求める答えは、
$$\frac{5}{0.0125}=400[Hz]$$
となります。
(3)の解説
(b)の記述より、音さAとBは共鳴していることが分かり、両者の振動数が等しいことが分かります。
図3より、音さAから生じる音の波の個数は5個であることが分かります。
同じ音さをどのような強さでたたいても振動数は常に同じなので、X~Zのうちで波の個数が5個になるものはYとなります。
よって、音さBはYと対応します。
また、(a)の記述より、音さDの振動数が最も大きいことが分かります。
Xにおける波の個数は4.5個、Zにおける波の個数は5.5個ですから、音さDはZと対応します。
以上から、残りのXは音さCと対応することが分かります。
2020年度・宮崎県・大問6
続いて、2020年度の宮崎県の大問6に取り組んでみましょう。
問題は、こちらから参照できます。
1の解説
振動数の単位は「Hz(ヘルツ)」です。
2の解説
音と光それぞれが伝わる速さは、圧倒的に後者の方が大きいので、問題で述べられている現象が発生します。
3の解説
実験②の結果より、振幅が大きいほど音の大きさが大きくなることがいえます。
実験③の結果より、振動する部分が短いと振動数が大きくなって、高い音が出ることが分かります。
よって、答えはア・エとなります。
4の解説
実験④の結果より、輪ゴムののびを大きくする(輪ゴムの張力(弾性力)を大きくする)と、振動数が大きくなることが分かります。
ここで、図5と図6を比較すると、図5の方が輪ゴムの長さが長くなっており、その分輪ゴムの張力が大きくなります。
これを踏まえ、各部分の張力・長さをまとめると以下のようになります(なお、\(f_1>f_2\))。
| ab部分 | bc部分 | de部分 | ef部分 | |
| 輪ゴムの張力の大きさ | \(f_1\) | \(f_1\) | \(f_2\) | \(f_2\) |
| 振動する部分の長さ[cm] | 15 | 5 | 10 | 5 |
まずは、「輪ゴムの張力の大きさ」が等しいもの同士で比較しましょう。
- ab部分とbc部分を比較すると、振動する部分の短いbc部分の方が音が高くなる。
①：イ、②：ア、③B - de部分とef部分を比較すると、振動する部分の短いef部分の方が音が高くなる。
①：エ、②：ウ、③B
次に、「振動する部分の長さ」が等しいもの同士で比較します。
bc部分とef部分を比較すると、輪ゴムの張力の大きいbc部分の方が音が高くなる。
①：イ、②：エ、③：C
最後に、bc部分とde部分を比較してみます。
bc部分とde部分を比較すると、前者の方が輪ゴムの張力が大きく、振動する部分が短いので音が高くなる。
①：イ、②：ウ、③：E
まとめ：[中学理科]５分で分かる！「音の性質」のポイントを解説！
いかがでしたか。
今回は、「音の性質」のポイントについて解説しました。
音の性質に関しては覚えることは実は少ないので、勉強しやすい領域です。
今回後半で扱った問題が解ければ、定期テスト・模試でも十分に対応できます。
引き続き「音」に関する計算問題や「ドップラー効果」の仕組みなどについて解説していきます。
最後までご一読いただきありがとうございました。
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