こんにちは、みんなの科学研究所の蛯原ようすけと申します。

おとなとこどものやさしい理科と科学のブログです。

 

 

同じトランペットでも大きさの違うモノがあります。

ちょっと小さいモノはコルネットと呼ばれます。

 

バイオリンでも大きさの違うモノがあります。

バイオリン、ビオラ、チェロ、コントラバスと順に大きくなります。

 

どうして、同じしくみで音が出る楽器なのに、大きさが違うモノがあるのでしょうか。

大きい楽器のほうが、低い音が出るから。そうですね。

私たちは、そのことを知っていますね。

 

どうして、大きい楽器のほうが低い音が出るのでしょうか。

う～ん、こたえがでてきそうででここない。

ちょっと考えてみます。

 

音は空気の振動を私たちの耳が感じとって、耳のなかの細胞から脳へ電気信号が出て

脳の中で電気信号を組み合わせて音が聞こえるようになります。

 

空気の振動は、空気の濃い所と薄い所が交互にできる波で音波(おんぱ)とも呼ばれます。

音波(おんぱ)によって、振動するモノから遠く離れた耳のなかの鼓膜へ振動を伝えることができます。

 

楽器の音を聞く時は、楽器が振動して、その振動が空気を振動させて、音波(おんぱ)ができて、

楽器の遠く離れた耳のなかの鼓膜へ振動が伝わって聞こえるようになるんですね。

 

意外とたくさんのことが重なっておきているんですね。

 

 

振動には、不思議な性質があります。

モノには、大きさや形によって、振動しやすい振動数が必ずあります。

この振動数のことを固有振動数(こゆうしんどうすう)と呼びます。

 

同じ固有振動数(こゆうしんどうすう)のモノが2つあると、

片方を振動させると、なにもしなくても遠く離れた、

もう一方のモノも大きく振動し始める不思議な現象がおきます。

 

この現象を共鳴(きょうめい)と呼んでいます。

 

固有振動数(こゆうしんどうすう)が違うと、

片方を振動させても、もう一方のモノはあまり振動しません。

 

 

地震の振動で大きく揺れるビルがあるのは、

地震の振動とビルの固有振動数(こゆうしんどうすう)が同じだったためにおきます。

 

楽器をその楽器がもっている固有振動数(こゆうしんどうすう)で鳴らすと、

共鳴(きょうめい)で大きな振動がおきて、その振動が空気に伝わって大きな音が出ます。

 

 

身近な楽器の例では、リコーダーがあります。

リコーダーは、指で穴をふさぐことで、固有振動数(こゆうしんどうすう)を変えて、

たくさんの音が大きく出るようになります。

 

モノの固有振動数(こゆうしんどうすう)は、大きさが大きくなると低くなります。

大きいモノはゆくり揺れるという感覚と合っています。

 

このせいで楽器は大きさによって、出せる得意な音があるようになります。

大きな楽器のほうが、固有振動数が低いので、低い音が良く出るようになります。

 

マリンバも、音を大きく響かせるために共鳴(きょうめい)を使っています。

木の板の下についているパイプが特定の音を共鳴させて大きな音にする役目をしています。

 

パイプがないと、単に木の板をたいたコツンという音しかしませんが、

パイプがあると、共鳴(きょうめい)して大きな音が出るようになります。

 

コツンという音の中からどの音を共鳴させて大きくするかは、

パイプの長さを変えることで調整できます。

 

パイプの長さが長いと、固有振動数(こゆうしんどうすう)が低くなって、

低い音が大きく響くようになります。

 

これは、リコーダーで指で穴をふさぐことと同じ役目をしています。

リコーダーで全部の穴を指でふさぐと、管の長さが長くなって、

低い音が大きく響くようになります。

 

 

ところで、

 

楽器の中で振動が共鳴して大きな音がでるようになるためには、

楽器の中で振動が続かないといけません。

 

マリンバの板をたたいたコツンの振動が、パイプの中でもずっと続かないといけません。

リコーダーを吹いた時の空気の振動が、管の中でもずっと続かないといけません。

 

振動が途中で死んでしまってなくなってしまうと、大きな音が出ません。

楽器の中では、生き残った振動だけが大きく聞こえるようになっています。

 

マリンバをたたいた時のコツンには、いろんな種類の振動が混ざっています。

その振動のなかで、生き残って私たちの耳まで届く振動は、

パイプの中で共鳴(きょうめい)した振動だけになるのですね。

 

リコーダーを吹いた時もたくさんの種類の空気の振動ができます。

その振動のなかで、生き残って私たちの耳まで届く振動は、

リコーダーの中で共鳴(きょうめい)した振動だけになるのですね。

 

 

楽器の中で共鳴できない音は、、生き残れなくて、

だんだん死んで消えていくようになっています。

楽器の仕組みは意外とおもしろいですね。

【みんなの科学研究所】　理念：好奇心から生まれるしあわせ

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