音
音はどうやって耳に届く?高い音と低い音の違いは?
疎密波・振動数・振幅を図解で理解しよう。
音の発生と伝わり方
太鼓を叩くと膜がブルブルと震える(振動する)のが目で見える。この振動が空気を伝わって耳まで届き、音として聞こえる。空気のない宇宙空間では、音は伝わらない。
音は物体の振動から生まれ、空気などの媒質を波(疎密波)として伝わる。真空中では音は伝わらない。
図1:音は空気の粒子が振動方向と同じ向きに伝わる縦波(疎密波)。
🌍 各媒質での音の速さ(約20℃)
| 媒質 | 音の速さ |
|---|---|
| 空気(15℃) | 約 340 m/s |
| 水 | 約 1500 m/s |
| 鉄 | 約 5900 m/s |
| 真空 | 0(伝わらない) |
❌ よくある誤解
波は「エネルギーや振動の伝わり方」であって、「物質そのものの移動」ではない。この考え方は光や地震の波(地震波)にも共通する。
高校物理では、音の速さが温度によって変わること(気温が1℃上がると音速は約0.6 m/s速くなる)を式で扱い、音源と観測者が動くときに音の高さが変わる「ドップラー効果」まで学ぶ。救急車のサイレンが近づくと高く、遠ざかると低く聞こえる現象を数式で説明できるようになる。高校物理の範囲
音の高さと大きさ
ギターの弦を強くはじくと大きな音が、細い弦をはじくと高い音が出る。音の「高さ」と「大きさ」は別の性質で、それぞれ振動の細かさ(振動数)と振動の激しさ(振幅)で決まっている。
音の高さは振動数(Hz)で、大きさは振幅で決まる。振動数が多い=高い音、振幅が大きい=大きい音。
図2:振動数が多い(波が密)ほど高い音、振幅が大きいほど大きな音になる。
高校物理では、音の速さ・振動数・波長の関係を「速さ = 振動数 × 波長」という式で結びつけ、弦や気柱の固有振動(弦楽器・管楽器の音が出る仕組み)を波の重ね合わせとして計算できるようになる。高校物理の範囲
✅ この単元のまとめ
- 音の正体は物体の振動が媒質(空気など)を伝わる波(縦波・疎密波)
- 真空中では音は伝わらない(伝える媒質が必要)
- 音の速さ:空気中 約340 m/s(気温が高いほど速くなる)
- 振動数(Hz)が大きい → 高い音
- 振幅が大きい → 大きい音
- 距離 = 音速 × 時間(雷までの距離計算に使える)
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