音が進む距離と時間の対応を表から見つけよう

このレッスンの役割

ここは「音の性質」コースの「距離・時間のグラフと音」セクション（13 / 15）の第1レッスンです。前のセクションでは、反射音の往復時間から距離を求めました。今回は、複数の距離と時間を一組ずつ並べ、音の進み方にある規則を見つけます。

今回完成させる力は、表の同じ行にある距離と時間を対応させ、時間が何倍になると距離が何倍になるかを説明できることです。次のレッスンでは、この対応を横軸と縦軸の点へ変えます。

知る・理解する

空気中の音速を340 m/sとして、音源から直接届く音を考えます。時間と距離の対応は次のようになります。

一定の速さで進むなら、時間を2倍、3倍にすると距離も2倍、3倍になります。この関係を比例といいます。時間が0 sなら、まだ進んでいないので距離は0 mです。表では0と0の組も大切なデータです。

表を縦に別々に読むのではなく、同じ行の二つを一組として読みます。「1.0 sと340 m」「1.5 sと510 m」という対応です。1.0 sと510 mを勝手に組み合わせてはいけません。

各行で距離÷時間を計算すると、0 sの行を除いて340 m/sになります。これは、どの時間区間でも1秒あたりに進む距離が同じであることを表します。

具体例で使う

表の空欄を考えます。

1.00 sで340 mなので、3.00 sはその3倍です。距離も3倍で1020 mです。340 m/s × 3.00 s = 1020 mとしても確かめられます。

別の表で、0.8 sに272 m、1.2 sに408 mとありました。どちらも距離÷時間は340 m/sです。0.4 s増えると136 m増えています。表の刻みが0.5 sでなくても、1秒あたりの距離が同じなら同じ音速を表せます。

一つだけ、1.5 sで550 mという値が混ざっていたとします。ほかの行の規則なら510 mに近いはずです。すぐ書き換えず、測定ミス、記録ミス、条件の違いがなかったかを確認する対象とします。

誤答を直して次の学びへつなげる

「時間が0.5 s増えるたびに距離を340 m増やす」という誤りは、340 m/sを0.5秒分へ変換していません。0.5秒は1秒の半分なので、増える距離も340 mの半分の170 mです。

時間0 sなのに距離340 mとする表は、音を出した瞬間に340 m先へ到着したことになり、このモデルと合いません。音源からの移動距離を表すなら、出発時点は0 s・0 mです。

次のレッスンでは、時間を横軸、距離を縦軸にします。表の一行を一つの点に変え、比例の規則がどんな形に見えるかを確かめます。

自分で確かめよう

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。