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2016年版12月6日は音の日。由来や音の仕組みについて紹介します

公開日: : はやりもの


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こんにちは、ヒロです。

12月6日は音の日です。由来や音の伝わる仕組みについて紹介

音の日

日本オーディオ協会が1994(平成6)年に制定。
1877年のこの日、エジソンが自ら発明した蓄音機で音を録音・再生することに成功した。
ミュージックの日 3月19日
地球歌の日 8月8日
国際音楽の日 10月1日


音について



音が出る仕組み

img_0344
音の正体は…物体(発音体)の振動!!
によるものなのです。

sindou物体の振動?= 太鼓をたたいたあと、皮に手をあててみると、皮がふるえて音が出ている、というところを見たことがあると思います。また、皮がゆれないようにおさえて太鼓をたたくと、音は出なくなります。
つまり音を出す物体はふるえることによって音が出るのです。この音の出るようなゆれを振動と言います。
簡単にいうと、音が出ているものは、全てふるえているということなのです。

音が伝わるわけ


音がはなれた所に伝わるのは、音を出しているもののふるえが空気に伝わり、 空気のふるえとなってわたしたちの耳にとどくためです。
(つまりは空気に圧力差が生じることによって、空気の圧力の高いところと低いところの圧力の変化の連続した粗密波によって音が伝わり耳に届きます) もし、空気がなかったら、音を伝えるものがなくなることになりますから、音は伝わらず、何も聞こえなくなってしまいます。

<絵を使って解説>
img_0347
1.太鼓があります。
2.太鼓をたたくと、太鼓の皮が前へ動いて、太鼓の皮近くの空気はぎゅっと縮まります。(圧縮される) そして空気の密度が高くなります。
3.太鼓の皮が後ろの方へひかれると、太鼓の皮に近い空気が薄くなって、空気の密度が低くなります。

img_0350

1~3をまとめると
上図のように、太鼓の皮に近い空気は同じように、すぐとなりの空気を押したり、引いたりして空気中に伝わっていくのです。
このように、密度が濃く(密)なったり、薄く(疎)なったりして伝わっていく波を疎密波と言います。


音の三大要素

音の大きさについて

コンサートやスピーカーの前で音楽を聞くと、その大音量の低音が出るたびに服も体も震え、耳が痛くなることがあります. また逆に、静かな田舎で聞こえる音は、すべてが止まっているように感じられます。その時は空気も同様に停滞しているように感じられます。
 このように考えると、音の大きさは空気の振動の大きさに関係していることがわかります。 したがって、音の大きさは「空気の動く大きさ」に比例しているといえます。空気の動き(振動)が大きければ音も大きく、逆に空気の動き(振動)が小さければ音も小さいというわけです。 つまり、音は空気の大きさ(振動)の圧力変化であるということなのです。
音波でいうと振幅の大きさによって決まります。

音の高さについて


音には高いと感じる音もあれば、低いと感じる音もあります。ここではそんな音の高低の違いについて考えます。
音は空気の疎密のくり返し変化(振動)ですから、その振動には繰り返しのパターンがあります。音の高低は、この振動のくり返しの回数によって決まります。つまり、高低をもつ音が空気中を伝わっていくとき空気が音の周波数と同じ回数だけくり返し振動し、 「疎の空気」と「密の空気」を作ります。この空気の振動が耳に届いたとき、音の高低が認識できるのですね。
一般に音の高さは1秒あたりのくり返し回数を示す「周波数」(「振動数」)によってあらわされて、周波数をあらわす単位にはヘルツ(Hz)という単位が用いられます。低い音は周波数が低く(振動回数が少ない)、高い音は周波数が高く(振動回数が多い)なります。
 また人間が耳で聞くことができる音の周波数は、一般に20Hz~20000Hzといわれています。(参考 音の大きさと周波数の関係) 音波でいうと音の高低は振動回数によって決まります


音色について

音の大きさや高さが同じであっても、ピアノとギターではそれぞれ独特の音を出します。
それは、ピアノとギターでは波の形が違うからなのです。たとえば下図の3種類の波形を比べると波長も振幅もほぼ同じなので、音の大きさや高さも同じということになります。しかし波の形が違うので、音色は違うということなのです。
つまり、楽器によって波長や振幅のバランス、それに時間経過が複雑に絡み合って「音色」として感じ取っているのですね。


音の伝わり方

音の速さについて考えるとき、私たちの身近な現象では雷ではないでしょうか?雷は光と音が同時に出るけど、離れたところではいなびかりが先に見えて、音は遅れて聞こえます。このことから音は光よりも遅いということがわかりますよね。
光…毎秒30万Km    (1秒間に地球を7周り半できる速さ)
音…毎秒340m(気温15℃くらい)とまったく速さが違います。
しかし、下図のように音は空気中(気体)と液体中、固体中でまったく音の伝わり方が違うのです。 このように、音を伝える媒質によって伝わり方が違うんですね。このページでは液体と固体についての音の伝わりを学習したいと思います。

・液体中を伝わる音
・固体中を伝わる音

液体中を伝わる音

tutawari 音は液体にも伝わります。これは気体も液体も同じように疎密を伝える”流体”のなかまだからです。”流体”とは気体や液体のことで、固体と違って、流動的な性質を持っています。
また空気中より水中のほうが音速が早い理由に、水の密度や弾性が空気とは違うということがいえます。
水は空気よりも重いのですが、大変堅いので、例えば注射器に水を入れて圧縮すると空気と違って、水はほとんど縮みません。しかし全く縮まないわけというわけではなく、質量と弾性によって疎密波である音波が水の振動として伝わるメカニズムは空気と同じなのです。
また水中の音は空気中と比べて、弱まりにくく、遠くまで伝わるという性質があります。

固体中を伝わる音

densya 音を伝えるのは、気体や液体だけではなく固体も音をよく伝えます。というより固体の方がよく伝えることができるのです。
駅のホームに立っていると電車の姿は見えないのに、線路はカタカタとなっているのが聞こえることがあります。これはまだ遠くにいる電車の振動が線路をはるばる伝わってきているためなのです。このとき空気を伝わる音はまだ聞こえないのに、線路を伝わってくる音が聞こえるのは、線路のような堅い固体を伝わる音は空気中よりも弱まりにくいからです。
つまり、遠くからの音でも固体中を伝わってきた物は耳に聞こえる十分な強度を保っているからなのです。また固体中では音が伝わる速さもずっと早くなります。
このことは、固体が、液体や気体のような流体と違って振動の方向が疎密波だけではないからなのです。  




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