音波の性質わかりやすく解説

リラックスできる音楽やご近所トラブルの元になる騒音など、私たちの身近な存在である「音」。実はこれも波の一種です。

今回の記事では「音波にはどんな性質あるのか?」について一緒に勉強していきましょう。

ぜひ当記事をしっかり読みこんで、音波を高校物理の得意分野にしてしまいましょう!

音波の定義

そもそも「音波」とはどんな波のことを指すのでしょうか?音波の定義から解説していきましょう。こちらです。

音波の定義
個体・液体・気体を伝わる縦波全般を音波と呼ぶ

まず大切なポイントが「音波は縦波である」ということです。音波は空気中や水を伝わりますが、空気は横波を伝えません。(縦波と横波の性質を復習したい人はこちらの記事↓↓をチェック。)

 

縦波の性質について復習する
縦波と横波わかりやすく解説してみた

例えば音を鳴らしている状態のスピーカーを触ってみると「ブブブ」と音に合わせて振動している様子がわかります。これはスピーカーの振動が連続して空気に伝わり空気の疎な部分を密な部分が連続することで、「縦波=音波」が発生しているということです。

スピーカーの振動が空気に伝わり縦波になる

音波は物質がないと伝わらないため、真空状態である宇宙空間に音は伝わりません。よくSF系のアニメで爆発の後にドカーンと音が響く描写がありますが、実際には音は響いていないです。

音波の3要素

音は以下の3要素で表されており、これを音の三要素と呼びます。

 

音の三要素

①高さ
②音色
③強さ

 

ものを叩くと音がなったり、口をすぼめてビンに息を吹き込むと「ボーッ」と音が鳴ったりします。響く音も木材を叩くと「ボスッ」低い音が響いたり、金属を叩くと「キーン!」と高い音が響いたりと、材質によっても変わってきます。

それぞれ音が違うのは音波によって高さや強さが変わるからです。

雷からわかる音波の特徴

カミナリvs音

夏の夕立にゴロゴロと音を立てながらカミナリが落ちる場面は、誰もが見たことがありますよね。この時カミナリの光がピカッと目に入った後、ドカンとカミナリが落ちた音が遅れて聞こえてきます。

なぜ遅れて聞こえるのかというと、光の伝わる速さが音波の伝わる速さより圧倒的に速いためです。どれくらい違うかというとこんな感じ↓。

光vs音
光が1秒で進む距離→地球7週半

音が1秒で進む距離→340m

音の速さも十分速いんですが、光の速さは音速と比べ物にならないくらい速いのがわかります。

光の速さの方が圧倒的に速いため、1つのカミナリの音が光よりも遅れて届くというわけです。

音の速さと波長

高校物理の分野では基本的に空気中の音速を340[m/s]とすることが多いですが、実際は空気の密度や温度によって変わってきます。

実際の音速を式に表すと以下のようになります。

 

音速の公式

音速:v=331.5+0.6t[m/s]

t[℃]:気温

 

この式そのものは覚える必要はありませんが、「温度によって音速は変わる」ということくらいは覚えておきましょう。

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まとめ

最後まで読んでいただきありがとうございます。

音波の基本的な性質を学んでいきましたが、音波の性質をしっかり理解しているかどうかで波動の単元の理解度が変わってきます。覚えるべき性質はそこまで多い訳ではないので、等記事を何度も読み返して完璧に仕上げていきましょう。

また、こちらに音波が関連する波動の分野の解説記事のリンクを貼っておきます。合わせて読んでみてください。


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