弦の長さだけを変える比較実験を計画しよう

このレッスンの役割

前のレッスンで、実際に振動する弦の長さへ注目しました。今回は一弦琴の駒を動かし、長さだけを変える比較実験を設計します。変える条件・そろえる条件・測る量を分け、安全に振動数を記録します。

知る・理解する

一本の同じ弦を両端へ固定し、途中に動かせる駒を置きます。駒と右端の間を振動部分として、長さを60 cm、40 cm、30 cmへ変えます。

弦が切れると危険なので、傷んだ弦を使わず、顔を弦の延長上へ置きません。強く引きすぎず、固定が外れないか教師と確認します。

具体例で使う

生徒Aは60 cmを弱く、30 cmを強くはじきました。生徒Bは、はじく位置と強さをそろえ、同じセンサーで各条件を3回測りました。長さの効果を調べる証拠として適切なのはBです。

ただし、音の高さを測る中心量は振動数なので、はじく強さの小さな違いは主に振幅へ影響します。それでも条件をそろえることで、波形を読み取りやすくし、余計な違いを減らします。

誤答を直して次の学びへつなげる

駒を動かすと同時におもりを変えれば、長さと張りの二条件が変わります。異なる太さの弦へ交換しても同じです。結論を一つの原因へ結びつけるには、長さだけを変えます。

次は、短い弦ほど一回の振動にかかる時間が短くなり、振動数が大きくなる仕組みを模式図で考えます。

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。