短い弦ほど振動数が大きくなる仕組みを考えよう

このレッスンの役割

比較実験で長さだけを変える準備ができました。今回は、なぜ短い弦ほど高い音になるのかを、固定点間を往復する振動の時間で考えます。短い→周期が短い→振動数が大きい→高い音、という因果を説明します。

知る・理解する

両端を固定した弦をはじくと、弦の変化は固定点まで伝わって戻り、全体が周期的に振動します。弦の材質、太さ、張りが同じなら、振動部分が短いほど変化が固定点の間を往復する距離も短くなります。

そのため、一回の振動にかかる時間である周期が短くなり、1秒間に繰り返せる回数が増えます。つまり振動数が大きくなり、音が高くなります。

具体例で使う

長い弦の周期が0.005秒、短い弦が0.0025秒だったとします。

• 長い弦：1÷0.005＝200 Hz。
• 短い弦：1÷0.0025＝400 Hz。

短い弦は一回の振動を半分の時間で繰り返し、振動数が2倍なので、高い音になります。

誤答を直して次の学びへつなげる

「短い弦は動ける場所が少ないので、振動回数も少ない」は、距離と回数を混同しています。往復する距離が短いから、一回に必要な時間が短くなり、同じ1秒で多く繰り返せます。

次は実験で得た長さと振動数の表・グラフを読み、モデルと測定結果が合うか確かめます。

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。