まとめ
- 楽器などに張られる糸状の物体で、はじいたり弾いたりして振動させることで音を発生させる媒体。
- 物理学においては、両端を固定した弦に生じる「定常波」の性質を解析し、音の三要素を理解する対象となる。
- 音の高さは、弦の長さ、張力（引っぱる力）、線密度（太さと重さ）の3つの条件によって決定される。
解説
弦が音を出す仕組みは、弦を弾いた際に発生する「波」の干渉によって説明されます。弦の両端を固定して振動させると、進む波と反射した波が重なり合い、その場で振動しているように見える「定常波（定在波）」が形成されます。この振動が周囲の空気を震わせ、疎密波として伝わることで私たちは音を認識します。
弦から出る音の高さ（周波数）を決定する要因は主に3つあります。第一に「弦の長さ」です。弦を短くするほど振動が細かくなり、音が高くなります。第二に「弦の張力」です。弦を強く張る（おもりを増やす）ほど、復元力が強まり振動が速くなるため、音が高くなります。第三に「線密度（太さと重さ）」です。細く軽い弦ほど動きが軽やかになり、振動数が増えて音が高くなります。入試や実験では、これらの条件を2倍、3倍と変化させた際の振動数の変化を計算する問題が頻出します。
ギターやバイオリンなどの楽器には、細い糸のようなものが張られていますね。これを「弦」と呼びます。弦を指ではじくと、弦が細かくふるえて音が出ます。このふるえのことを「振動」といいます。
理科の実験では、弦のふるえ方と音の高さの関係を調べます。高い音を出すためには、3つのルールがあります。1つ目は、弦を「短く」すること。2つ目は、弦を「細く」すること。3つ目は、弦を「強く引っぱる」ことです。この3つの条件がそろうほど、弦は速くふるえるようになり、高い音が出るようになります。
また、音は空気だけでなく、水や金属の中も伝わります。実はおどろくことに、音は空気中よりも、水の中や鉄のような固い物の中を通るほうが、速く伝わるという性質を持っています。
ピアノの中をのぞいたことはありますか？実はピアノの中には、200本以上の弦がぎっしりと張られています。低い音のところには太くて長い弦が、高い音のところには細くて短い弦が使われているんですよ。楽器の形には、音を高くしたり低くしたりするための工夫がつまっているんですね。
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