- まずはザックリ理解したい
- イメージを優先したい
- 苦手を克服したい
このような方向けに解説をしていきます。
【今回わかること】
- 音が伝わる仕組み
- 音速の求め方
音波とは空気の振動が縦波で伝わること
普段から耳にしている音は波の一種で、空気が縦波の振動をすることで音の波（音波）が伝わっていきます。
海やロープの波のように肉眼で見ることはできませんが、振動が伝わることで音を聞くことができます。
友達と会話をしているところを例に考えてみましょう。
あなたがしゃべると声帯が揺れだします。
声帯が揺れることで、近くの空気の粒が声帯に押されて動き出す。
動いた空気が隣の空気の粒を動かし、その空気がさらに隣の空気を動かし、その空気がさらに・・・
このように空気の粒が衝突をくり返して、友達の鼓膜の直前にある空気が揺れだします。
そして鼓膜が揺れることで、あなたの声が友達に聞こえるという仕組みです。
空気の粒は小さすぎて肉眼でみることができないので、振動が伝わっていくようすは目視できません。
なのでボールが次々とぶつかっていくようすをイメージしておきましょう！
空気がなければ音は聞こえない
音波は空気の粒が振動するおかげで伝わっていきます。
つまり振動する空気の粒がなくなれば、揺れを伝えることができず、音は聞こえなくなります。
目覚まし時計を使ったわかりやすい実験があります。
実験動画をみて、次の流れを確認してみましょう！
- 目覚まし時計のアラームを鳴らす
- 容器に入れる
- 容器の空気を抜いて、真空状態にする
- 音が聞こえなくなる
音速を求める公式
空気中の音波の速さ \(V\) は、温度 \(t\) によって決まります。
公式は数値も含めて覚えておきましょう！
- 気温が0[℃] なら、\(V\)=331.5+0.6×0=331.5[m/s]
- 気温が10[℃] なら、\(V\)=331.5+0.6×10=337.5[m/s]
- 気温が15[℃] なら、\(V\)=331.5+0.6×15=340.5[m/s]
温度 \(t\) は絶対温度ではないので注意しましょう。
まとめ
- 空気が縦波で振動することで音が伝わる
- 空気がなければ音は聞こえない
- 音速は \(V=331.5+0.6t\) で求められる
例題
【問】気温25℃の環境で、打ち上げ花火が開いてから、5.0秒後に音が聞こえた。花火までの距離はいくらか。ただし、花火の光は一瞬で届いたものとする。
- 答えはこちら
- 音速 \(V\) は、\(V=331.5+0.6t\) より
\(V=331.5+0.6×25\)
\(=346.5\)[m/s]音波は一定の速さで進んでいくので、距離＝速さ×時間より
\(距離＝346.5×5.0\)
\(=1732.5\)[m]有効数字2桁に直すと、\(1.7×10^3\)[m]