強く張った弦ほど高い音になる仕組みを考えよう

このレッスンの役割

実験では、弦を強く張るほど振動数が大きくなりました。今回はその理由を、ずれた弦を中心位置へ戻そうとする働きと周期で説明します。張りが強い→戻す働きが大きい→周期が短い→振動数が大きい、という因果を完成させます。

知る・理解する

弦を中心位置から横へずらすと、両端から引く力には弦を中心へ戻す向きの成分が生まれます。同じ長さ・太さで同じだけずらしたなら、強く張った弦ほど中心へ戻そうとする働きが大きくなります。

中心を通り過ぎても反対側から戻されるので、往復運動を短い時間で繰り返します。周期が短くなり、1秒間の回数である振動数が大きくなります。

具体例で使う

弱く張った弦の周期が0.005秒、強く張った弦が0.003秒だったとします。

• 弱い張り：1÷0.005＝200 Hz。
• 強い張り：1÷0.003≒333 Hz。

強く張った弦の周期が短く、振動数が大きいので高い音になります。おもりが音を直接高くするのではなく、弦の張りを変えた結果です。

誤答を直して次の学びへつなげる

「強く張ると動きにくくなるから低い音」は、中心へ戻す働きを考えていません。弦のずれが小さいことと、往復の速さは別です。また「強くはじく」だけでは静止時の張りは変わりません。

次は長さと張りをそろえ、太さだけ違う弦を比べます。

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。