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音(おと)の大(おお)きさと高(たか)さ

カワウソ先生振幅(しんぷく)=波(なみ)の高(たか)さ=音(おと)の大(おお)きさ、振動数(しんどうすう)=波(なみ)の数(かず)の多(おお)さ=音(おと)の高(たか)さ。オシロスコープの波形(はけい)を見(み)るときはこの2つを分(わ)けて見(み)るよ。

30秒でつかむ

  1. 音(おと)を出(だ)している物体(ぶったい)(発音体(はつおんたい))が1秒間(びょうかん)に振動(しんどう)する回数(かいすう)を振動数(しんどうすう)といい、単位(たんい)はHz(ヘルツ)。振動数(しんどうすう)が多(おお)いほど音(おと)は高(たか)くなる。
  2. 発音体(はつおんたい)が振動(しんどう)する振(ふ)れ幅(はば)を振幅(しんぷく)という。振幅(しんぷく)が大(おお)きいほど音(おと)は大(おお)きくなる。振幅(しんぷく)と振動数(しんどうすう)は、音(おと)の大(おお)きさと高(たか)さをそれぞれ別(べつ)に決(き)める。
  3. オシロスコープで音(おと)を波形(はけい)に表(あらわ)すと、波(なみ)の高(たか)さが振幅(しんぷく)(音(おと)の大(おお)きさ)、波(なみ)の間隔(かんかく)のつまり方(かた)が振動数(しんどうすう)(音(おと)の高(たか)さ)に対応(たいおう)する。

詳しく

公式(こうしき)

発音体(はつおんたい)が1秒間(びょうかん)に振動(しんどう)する回数(かいすう)を振動数(しんどうすう)といい、単位(たんい)はHz(ヘルツ)。振動数(しんどうすう)が多(おお)いほど音(おと)は高(たか)くなる。

発音体(はつおんたい)の振動(しんどう)の振(ふ)れ幅(はば)を振幅(しんぷく)といい、振幅(しんぷく)が大(おお)きいほど音(おと)は大(おお)きい。音(おと)の大(おお)きさと高(たか)さは、振幅(しんぷく)と振動数(しんどうすう)のそれぞれ別(べつ)の性質(せいしつ)で決(き)まる。

1回(かい)振動(しんどう)するのにかかる時間(じかん)を周期(しゅうき)といい、周期(しゅうき)と振動数(しんどうすう)は逆数(ぎゃくすう)の関係(かんけい)にある(周期(しゅうき)=1/振動数(しんどうすう)、振動数(しんどうすう)=1/周期(しゅうき))。

波の高さが振幅(音の大きさ)、波の間隔が振動数(音の高さ)Asatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

例題(れいだい)

例題(れいだい)1:振動数(しんどうすう)500Hzの音(おと)が1回(かい)振動(しんどう)するのにかかる時間(じかん)(周期(しゅうき))は何秒(なんびょう)か。周期(しゅうき)=1/振動数(しんどうすう)=1/500=0.002秒(びょう)。

例題(れいだい)2:周期(しゅうき)0.01秒(びょう)の音(おと)の振動数(しんどうすう)は何(なん)Hzか。振動数(しんどうすう)=1/周期(しゅうき)=1/0.01=100Hz。

例題(れいだい)3:モノコードの弦(つる)を今(いま)より短(みじか)く張(は)りかえると、出(で)る音(おと)の高(たか)さはどう変(か)わるか。弦(つる)を短(みじか)くすると振動数(しんどうすう)が増(ふ)えるので、音(おと)は高(たか)くなる。

弦を短くするほど振動数が増え、音が高くなるAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

なぜそうなるか

弦(つる)や空気(くうき)の振動(しんどう)は、1秒間(びょうかん)に何回(なんかい)往復(おうふく)するかで振動数(しんどうすう)が決(き)まる。弦(つる)を短(みじか)くしたり強(つよ)く張(は)ったりすると、1往復(おうふく)にかかる時間(じかん)が短(みじか)くなるため振動数(しんどうすう)が増(ふ)え、音(おと)が高(たか)くなる。弦(つる)を太(ふと)くするほど振動数(しんどうすう)が減(へ)るため、音(おと)は低(ひく)い。

強(つよ)くはじくほど弦(つる)の振(ふ)れ幅(はば)(振幅(しんぷく))が大(おお)きくなり、空気(くうき)を押(お)す力(ちから)が強(つよ)くなるため、耳(みみ)に届(とど)く音(おと)も大(おお)きくなる。振幅(しんぷく)は音(おと)の高(たか)さには関係(かんけい)しない。

オシロスコープの波形(はけい)では、振幅(しんぷく)は波(なみ)の高(たか)さとして、振動数(しんどうすう)は同(おな)じ時間(じかん)に入(はい)る波(なみ)の数(かず)(波(なみ)の間隔(かんかく)のつまり方(かた))として現(あらわ)れる。波(なみ)が高(たか)いほど大(おお)きい音(おと)、波(なみ)の間隔(かんかく)が狭(せま)いほど高(たか)い音(おと)を表(あらわ)す。

確認問題

問題 1 / 4振動数(しんどうすう)500Hzの音(おと)が1回(かい)振動(しんどう)するのにかかる時間(じかん)(周期(しゅうき))は何秒(なんびょう)か。

確認問題(解答用紙)

この問題を端末で解くための QR コード

スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。

https://manazoo.com/science/loudness-and-pitch/?from=print#quiz

  1. 振動数(しんどうすう)500Hzの音(おと)が1回(かい)振動(しんどう)するのにかかる時間(じかん)(周期(しゅうき))は何秒(なんびょう)か。

    • ◯ 0.2秒(びょう)
    • ◯ 0.02秒(びょう)
    • ◯ 0.002秒(びょう)
    • ◯ 500秒(びょう)

    正解:0.002秒
    周期(しゅうき)=1/振動数(しんどうすう)=1/500=0.002秒(びょう)。

  2. 周期(しゅうき)0.01秒(びょう)の音(おと)の振動数(しんどうすう)は何(なん)Hzか。

    • ◯ 0.01Hz
    • ◯ 10Hz
    • ◯ 100Hz
    • ◯ 1000Hz

    正解:100Hz
    振動数(しんどうすう)=1/周期(しゅうき)=1/0.01=100Hz。

  3. モノコードの弦(つる)を今(いま)より短(みじか)く張(は)りかえると、出(で)る音(おと)の高(たか)さはどう変(か)わるか。

    • ◯ 聞(き)こえなくなる
    • ◯ 変(か)わらない
    • ◯ 低(ひく)くなる
    • ◯ 高(たか)くなる

    正解:高くなる
    弦(つる)を短(みじか)くすると振動数(しんどうすう)が増(ふ)えるので、音(おと)は高(たか)くなる。

  4. モノコードの弦(つる)を今(いま)より強(つよ)くはじくと、音(おと)の大(おお)きさと高(たか)さはどうなるか。

    • ◯ 音(おと)は大(おお)きく、高(たか)くもなる
    • ◯ 音(おと)は大(おお)きくなるが、高(たか)さは変(か)わらない
    • ◯ 音(おと)は高(たか)くなるが、大(おお)きさは変(か)わらない
    • ◯ 音(おと)の大(おお)きさも高(たか)さも変(か)わらない

    正解:音は大きくなるが、高さは変わらない
    強(つよ)くはじくと振幅(しんぷく)が大(おお)きくなり、音(おと)は大(おお)きくなるが、振動数(しんどうすう)は変(か)わらないので音(おと)の高(たか)さは変(か)わらない。

単元のポイント

  • 振動数(しんどうすう) 1秒間(びょうかん)に振動(しんどう)する回数(かいすう)。単位(たんい)Hz。多(おお)いほど音(おと)が高(たか)い
  • 振幅(しんぷく) 振動(しんどう)の振(ふ)れ幅(はば)。大(おお)きいほど音(おと)が大(おお)きい
  • 周期(しゅうき) 1回(かい)振動(しんどう)するのにかかる時間(じかん)。振動数(しんどうすう)の逆数(ぎゃくすう)(周期(しゅうき)=1/振動数(しんどうすう))
  • モノコード 弦(つる)を短(みじか)く・強(つよ)く張(は)るほど振動数(しんどうすう)が増(ふ)え、音(おと)が高(たか)くなる
問題を解く
単元のポイント
  • 振動数(しんどうすう) 1秒間(びょうかん)に振動(しんどう)する回数(かいすう)。単位(たんい)Hz。多(おお)いほど音(おと)が高(たか)い
  • 振幅(しんぷく) 振動(しんどう)の振(ふ)れ幅(はば)。大(おお)きいほど音(おと)が大(おお)きい
  • 周期(しゅうき) 1回(かい)振動(しんどう)するのにかかる時間(じかん)。振動数(しんどうすう)の逆数(ぎゃくすう)(周期(しゅうき)=1/振動数(しんどうすう))
  • モノコード 弦(つる)を短(みじか)く・強(つよ)く張(は)るほど振動数(しんどうすう)が増(ふ)え、音(おと)が高(たか)くなる