なぜ、海の波は海岸線に平行に打ち寄せるのか不思議に思った。その謎を解くために波に関する実験を行った。その結果、波には干渉、回折、屈折、反射の4つの性質があることを見つけた。音の伝わり方が波と似ていることに気がつき、音にも波と同様の性質があるのかを実験して調べた。その結果、音も波と同じ4つの性質を持つことを確認できた。そこで、音源の視点から音の波について考えてみることにした。
実験
A.種類の異なる紙を使い、枚数を変えて、打楽器のように指ではじいて音を調べた。
B-1.太さと材質の異なる糸等を使い、①長さを変えて、②おもりをつけて、弦楽器のようにはじいて音を調べた。
B-2.三線の弦で音階を調べた。
C-1.ストローを吹いて振動を調べた。
C-2.管の状態を変えて、音の発生を調べた。
C-3.閉管(玉泉洞の笛)で音の高低を調べた。
C-4.メスシリンダーに水を入れ音さで音の高低を調べた。
C-5-1.振動数の異なる音さで、水を入れたメスシリンダーの音の大きさを調べた。
C-5-2.水を入れた試験管に息を吹きかけて音を出した。水位に違いをつけて音階を作った。音さで同様に調べた。
C-6.閉管(一端が閉じている管)における音の反射、C-7.開管(両端が開いている管)における音の反射、C-8.同一の長さの開管と閉管における音の反射の違い、C-9.ウェーブマシーン(波の研究で製作)で閉管と開管の音の反射の様子、を調べた。
結果・考察・分かったこと
打楽器・弦楽器・管楽器ともに音源となる環境の違いで独自の音をつくっている。空気の振動が音の正体である。管楽器では、管口から壁までの距離差に影響されて音の強めあいが行われている。振動数の違いによって音の鳴り方に違いが生じる。試験管笛では、管口から水面への距離の違いで音の高低に違いがみられたことから、息の振動数はひとつではなく、数種類が混ざっていると考えられる。管内で反射が起きている。開管と閉管の反射の仕方は異なっている。音の新波形を発見した(図)。
閉管の音の波形 |
開管の音の波形 |