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音の速さ

一般小学生

まとめ

音の速さ
物体が振動することによって発生した音が、空気や水などの媒質中を伝わっていく速度

解説

音は物体の振動が波(音波)として周囲に伝わる現象です。この波を伝える物質を媒質と呼び、音の速さは媒質の種類や状態によって大きく異なります。一般に、媒質の密度が高いほど振動が隣の粒子へ伝わりやすいため、音速は「気体液体固体」の順に速くなります。また、空気中においては気温が高いほど空気分子の熱運動が激しくなるため、音速は速くなります。

比較項目 空気(15℃)
状態 気体 液体 固体
音速(m/s) 約340 約1,500 約5,000

空気中の音速 V (m/s) は、気温を t (℃) とすると、V = 331.5 + 0.6t という近似式で表されます。この式から、気温が1℃上昇するごとに音速は約0.6m/sずつ速くなることがわかります。なお、音は媒質がない真空中では伝わることができません。これは、振動を伝えるための粒子が存在しないためです。

コラム

光の速さ(約30万km/s)と比較すると、音の速さは非常に低速です。遠くで上がった花火の光が見えてから音が聞こえるまでに時間がかかるのは、この速度差によるものです。また、音の反射を利用して対象物までの距離を測る計算問題は入試の定番です。例えば、音が往復する時間を計測した場合、求めた距離を2で割る必要がある点に注意が必要です。移動する物体が音を発しながら近づく場合は、音が進む距離と物体が進む距離を考慮した複雑な計算が求められることもあります。

小学生のみなさんへ

音の速さは、1秒間に約340メートルです。これは、とても速い新幹線の何倍ものスピードです。音は、空気がふるえることで伝わります。そのため、空気がまったくない宇宙うちゅうのような場所では、音は聞こえません。

音は空気の中だけでなく、水の中や、鉄のようなかたい物の中も伝わります。実(じつ)は、空気の中よりも、水や鉄の中のほうが音はもっと速く伝わります。例えば、水の中では1秒間に約1500メートルも進みます。これは、物をつくっている小さなつぶが、ぎゅっと集まっているほうが、ふるえをとなりに伝えやすいからです。

ルラスタコラム

カミナリが光ってから、少し遅(おく)れて「ゴロゴロ」と音が聞こえることがありますよね。これは、光が音よりもずっと速く進むからです。光は一瞬いっしゅんで届きますが、音はゆっくり進んでくるので、光と音の間に時間が生まれるのです。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 気温が15℃のとき、空気中を伝わる音の速さは秒速何mですか。
秒速340m
【応用】 音の速さは、空気中、水中、鉄の中ではどれが最も速いですか。また、その理由を簡潔に説明しなさい。
鉄の中が最も速い。理由は、固体である鉄は気体や液体に比べて粒子の密度が高く、振動が隣の粒子に伝わりやすいため。
【実践】 岸壁に向かって秒速10mで進む船が、岸壁まで630mの地点で汽笛を鳴らしました。船の上の人が反射音を聞くのは、汽笛を鳴らしてから何秒後ですか。ただし、音速は秒速340mとします。
3.6秒後(解説:音が進む距離と船が進む距離の合計が、汽笛を鳴らした地点から岸壁までの距離の2倍になればよいため、340t + 10t = 630 × 2 という式が成り立つ。これを解くと 350t = 1260 となり、t = 3.6 となる)

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