スローの音:耳で聞こえる波

教育用シミュレーションゲーム。音の波長と周期、雷雲やがけまでのきょり、いちばん高い音の波の短さを予想し、空気がおし縮められたり広がったりするようすを、ぐっとスローにして見よう。

音の波波長と周期

スローの音

音の密の間かく

準備完了
音をスローで再生するにはJavaScriptを有効にしてください。説明と例題は読めます。
空気スピーカーと波長あなたの予想ものさしと地面
音v = f·λ

時間

0.00 s

t

振動数

— Hz

f

波長

— m

λ = v ÷ f

周期

— ms

T = 1 ÷ f

進んだきょり

— m

d = v·t

始める前に予想しよう

予想を入力すると準備がととのいます。答えを入れるまでスタートは押せません。

音がどうなるか予想しよう。

ミッションスコア—

答えは2%以内なら正解で、それぞれ100点。1回目の実験で正解すると50点追加。実験はスタートした時点で1回と数えます。

✓ 正解① 一発正解

スローの音の遊び方

  1. 実験を選び、カードで振動数またはおくれの時間を読もう。音の速さは340 m/sです。
  2. 音には λ = v ÷ f と T = 1 ÷ f を、かみなりとこだまには d = v·t を使おう。
  3. 予想を入力してスタートを押そう。音はぐっとスローで、かみなりとこだまは実時間で進みます。
  4. オレンジの印を、空気の密の部分や、雷雲やがけの実際の位置とくらべよう。

音は波

スピーカーのコーンやギターの弦が振動すると、となりの空気をおして縮め、それからもどって空気を広げます。縮められた密の部分はその先の空気をおし、こうして密の部分が外へ伝わっていきます。空気中では約340 m/sです。空気そのものはどこにも行きません。各部分は、音が進む向きにそって前後に動くだけです。だから音は縦波で、ロープが横に動くロープの波とはちがいます。振動数は1秒に出ていく密の部分の数で、音の高さを決めます。人には約20 Hzから20000 Hzまで聞こえます。周期 T = 1 ÷ f は密の部分と部分の間の時間、波長 λ = v ÷ f はその間のきょりです。低い音の波は何mもの長さがあり、いちばん高い音の波は指より短いのです。光はほぼすぐにとどくので、かみなりの音のおくれは、音があなたにとどくまでの時間です。こだまははね返った音なので、きょりを2回進みます。

学習に絞ったモデル

音は約15 °Cの空気中と同じ340 m/sで進み、とちゅうで何も失われません。音はその振動数の分だけスローにするので、1回の振動が画面上で1秒になります。空気は点でかき、前後の動きは大きく拡大しています。かみなりとこだまは実時間で進みます。いなずまの光はすぐにとどくものとしますが、これは数百万分の1秒の範囲で正しいです。がけは音をすべてはね返します。2%以内の答えは正解です。

言語を切り替えても、実験、予想、挑戦回数、実行の状態は保たれます。