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真空鈴の実験

一般小学生

まとめ

真空鈴の実験
容器の中を真空にすると音が聞こえなくなることを確かめ、音が伝わるには空気などの物質が必要であることを示す実験

解説

真空鈴の実験は、気密性の高い容器(ベルジャー)の中に電子ブザーや鈴を設置し、真空ポンプで内部の空気を排気しながら音の変化を観察するものです。排気が進み、内部の空気の密度が下がるにつれて、外部に漏れ聞こえる音は次第に小さくなります。

これは、音が物体の振動が次々と隣の粒子に伝わっていく波(疎密波)であるため、振動を媒介する物質(媒質)がなくなると、エネルギーが伝播できなくなることを示しています。一方で、光は媒質がなくても伝わるため、中の鈴が動いている様子は真空状態でも視覚的に確認することができます。

比較項目
媒質の必要性 必要(空気など) 不要
真空中の伝播 伝わらない 伝わる
コラム

この実験結果は、音の伝達には必ず媒質が必要であることを証明しています。音を伝える媒質は空気に限らず、水などの液体や、金属などの固体も媒質となります。例えば、水中でも音が聞こえたり、糸電話で声が伝わったりするのは、液体や固体が振動を伝えているからです。対照的に、宇宙空間のような真空に近い環境では、音によるコミュニケーションは物理的に不可能となります。

小学生のみなさんへ

みなさんは、宇宙うちゅうで大きな音がしたら聞こえると思いますか?実は、宇宙うちゅうでは音はまったく聞こえません。それをたしかめるのが「真空しんくう鈴の実験」です。

ガラスの容器の中に鈴を入れて、中の空気をどんどんぬいていくと、鈴が動いているのに音だけが小さくなっていきます。これは、音が空気のふるえに乗って伝わっているからです。空気がなくなると、ふるえを伝えるものがなくなるので、音は聞こえなくなってしまいます。

でも、光は空気がない場所でも進むことができます。だから、音は聞こえなくても、中の鈴が動いている様子はしっかり見えるのです。このように、音と光には「伝わり方」に大きなちがいがあります。

ルラスタコラム

映画などで宇宙うちゅう船が「ドーン!」と音を立てて爆発ばくはつするシーンがありますが、本当の宇宙うちゅうでは空気がないので、音は一切聞こえません。もし宇宙うちゅうでだれかと話したいときは、空気が入ったヘルメットをくっつけるか、無線機むせんきを使う必要があるんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 真空鈴の実験で、容器の中の空気を抜いていくと、音の大きさはどう変化しますか。
次第に小さくなり、最終的には聞こえなくなる。
【応用】 真空鈴の実験において、音は聞こえなくなるのに、中の鈴が動いている様子が見えるのはなぜですか。
音が伝わるには空気などの媒質が必要だが、光は媒質がなくても伝わることができるから。
【実践】 真空鈴の実験の結果からわかる、音が伝わるために必要な条件を「媒質」という言葉を使って説明しなさい。
音が伝わるためには、振動を媒介する空気などの媒質が必要である。

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