学習目安 | 小: B | 中: S | 高: A

音の高低

一般小学生

まとめ

音の高低
音源が1秒間に振動する回数(周波数)によって決定される音の性質

解説

音は、物体が振動することによって発生し、その振動が空気などの媒体を波として伝わる現象です。音の高低を決定するのは、1秒間に物体が振動する回数であり、これを「周波数(振動数)」と呼びます。単位にはヘルツ(Hz)が用いられ、周波数が高いほど高い音に、低いほど低い音として認識されます。

弦楽器やモノコードを用いた実験では、弦の状態によって音の高さが変化します。一般に、弦が「短い」「細い」「強く張られている」ほど、振動する速さが増して音が高くなります。逆に、弦が「長い」「太い」「ゆるく張られている」場合は、振動がゆっくりになり音は低くなります。素材が異なる場合も、密度弾性によって振動の速さが変わるため、音の高さに影響を与えます。

条件 高い音が出る状態 低い音が出る状態
弦の長さ 短い 長い
弦の太さ 細い 太い
弦の張り方 強く張る ゆるく張る
振動の速さ 速い(周波数が高い) 遅い(周波数が低い)
コラム

人間の耳が感知できる周波数の範囲は、一般的に20Hzから20,000Hz(20kHz)程度とされており、これを可聴域と呼びます。20,000Hzを超える音は「超音波」と呼ばれ、人間には聞こえませんが、医療用のエコー検査や魚群探知機、眼鏡の洗浄機などに広く利用されています。

また、音には「音の三要素」があり、音の高さ(周波数)のほかに、音の大きさ(振幅)と音色(波形)が存在します。これらが組み合わさることで、私たちは声や楽器の音の違いを識別しています。試験では、振幅(大きさ)と周波数(高さ)を混同しないよう注意が必要です。

小学生のみなさんへ

音の高さは、音を出しているものが1秒間に何回ふるえるかによって決まります。このふるえる回数のことを周波数といいます。

ものが速くふるえると高い音になり、ゆっくりふるえると低い音になります。たとえば、ギターの弦を短くおさえたり、ピンとはったりすると、ふるえ方が速くなって高い音が出ます。逆に、長い弦や太い弦をはじくと、ふるえ方がゆっくりになるので低い音になります。

理科の実験で使う「モノコード」という道具でも、弦をはじく強さを変えても音の高さは変わりませんが、弦の長さを変えると音の高さが大きく変わることを学習します。これは、ふるえる速さが変わるという現象げんしょうが起きているからです。

ルラスタコラム

人間には聞こえないほど高い音を「超音波」といいます。コウモリやイルカは、この超音波を出して、暗闇の中でエサをさがしたり、仲間の場所をたしかめたりしているんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 音の高さを決める、1秒間に物体が振動する回数のことを何といいますか。
周波数(または振動数)
【応用】 ギターの弦を指で短く押さえて弾くと、音の高さはどう変化しますか。またその理由を説明してください。
音は高くなる。弦を短くしたり強く張ったりすることで、1秒あたりの振動回数(周波数)が増えるため。
【実践】 モノコードの実験で、弦の太さを2倍のものに張り替えたとき、元の音と同じ高さの音を出すには、弦の長さや張り方をどう調整すればよいですか。
弦を短くする、あるいは弦をより強く張る。

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